Desenvolvimento de nanopartículas magnéticas modificadas superficialmente com carboidratos para o cultivo celular de microrganismos

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Autor(es): dc.contributorSilva, Luciano Paulino da, 1978--
Autor(es): dc.contributorBonfim, Tania Maria Bordin, 1961--
Autor(es): dc.contributorUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências da Saúde. Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas-
Autor(es): dc.creatorAraujo Neto, Lucio de Assis, 1991--
Data de aceite: dc.date.accessioned2019-08-21T23:48:45Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2019-08-21T23:48:45Z-
Data de envio: dc.date.issued2019-07-31-
Data de envio: dc.date.issued2019-07-31-
Data de envio: dc.date.issued2019-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://hdl.handle.net/1884/60843-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/1884/60843-
Descrição: dc.descriptionOrientador: Luciano Paulino da Silva-
Descrição: dc.descriptionCoorientadora: Tânia Maria Bordin Bonfim-
Descrição: dc.descriptionDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Defesa : Curitiba, 20/02/2019-
Descrição: dc.descriptionInclui referências: p.84-94-
Descrição: dc.descriptionResumo: Nanopartículas magnéticas (NPMs) são um tipo específico de nanomaterial que, quando exposto a um campo magnético, desloca-se em direção a ele. Suas aplicações se concentram na biomedicina como direcionamento estratégico de fármacos e como agente de contraste na ressonância magnética por imagem, bem como na área ambiental, devido às suas interações com moléculas contaminantes. Nos últimos anos, o uso deste tipo de nanomaterial tem sido demonstrado na produção de culturas tridimensionais de células, principalmente para formação de miméticos tumorais. No entanto, as aplicações das NPMs para outros modelos de células, ainda são limitadas. Paralelamente a isso, microrganismos planctônicos quando aderidos a uma superfície, realizam o fenômeno de swarming, no intuito de garantir a expansão da colônia e garantir mais nichos. A partir disso, o objetivo deste estudo foi produzir NPMs com superfícies modificadas com quatro tipos de carboidratos, sendo eles a galactose, glicose, sacarose e maltose, para potenciais aplicações em cultura de microrganismos e visando também à uma possível construção tridimensional. Pelo método de coprecipitação, as NPMs foram sintetizadas utilizando um protocolo recentemente otimizado no Laboratório de Nanobiotecnologia da Embrapa. O volume final foi separado em cinco béqueres, nos quais as NPMs foram decantadas magneticamente (NPM-SC) e os outros quatro receberam 0,3 mM de diferentes carboidratos (NPM-Gal, NPM-Gli, NPM-Sac e NPM-Mal), com o objetivo de revestir as NPMs, sendo decantadas magneticamente após 20 min de exposição às soluções de carboidratos. Estas NPMs foram analisadas e determinados os diâmetros hidrodinâmicos (DH), bem como perfis de grupos químicos via espectroscopia Raman. Foi realizado o ensaio de concentração mínima inibitória (CIM) contra Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Saccharomyces cerevisiae a fim de identificar a possível toxicidade das NPMs em microrganismos. Por fim, foi avaliada a magnetização de E. coli e S. aureus para investigar a possível interação com as NPMs bem como modular o crescimento e desenvolvimento de swarming. Os resultados mostraram que as NPMs apresentam DH de 100 a 200 nm. As coberturas com os carboidratos nas NPMs influenciaram os perfis obtidos por espectroscopia Raman de maneiras distintas. Quando submetidas aos ensaios biológicos para averiguar o seu potencial nível de toxicidade, identificou-se que em nenhuma das concentrações de 1 mM, 800, 600 e 400 ?M (de ferro) houve alteração do crescimento dos microganismos quando observado visualmente. Além destes, a magnetização das bactérias foi promovida de diferentes formas e a modulação da formação de swarming em E. coli quando associada à NPM-Gli foi identificada. A modificação na cobertura das NPMs não inferiu na possível toxicidade aos microrganismos, bem como aquelas sem cobertura. Entretanto, mostrou diferenças nas magnetizações e modulação da formação de swarming bacteriano em E. coli. Sendo assim, as NPMs sintetizadas neste trabalho e modificadas superficialmente com carboidratos, podem ser utilizadas para o cultivo de microrganismo, afim da avaliação de formação do swarming, bem como a formação de biofilmes microbianos e futuros ensaios com cultivo 3D. Palavras-chave: Nanopartículas; Bactérias; Swarming; Carboidratos; Bioimpressão magnética.-
Descrição: dc.descriptionAbstract: Magnetic nanoparticles (MNPs) are a specific type of nanomaterial that, when exposed to a magnetic field, moves toward it. Its applications focus on biomedicine as a strategic targeting of drugs and as a contrast agent in magnetic resonance imaging as well as in the environmental area due to its interactions with contaminating molecules. In recent years, the use of this type of nanomaterial has been demonstrated in the production of three-dimensional cell cultures, mainly for the formation of tumor mimetics. However, the applications of NPMs to other cell models are still limited. Parallel to this, planktonic microorganisms when adhered to a surface, perform the phenomenon of swarming, in order to ensure the expansion of the colony and ensure more niches.From this, the objective of this study was to produce MNPs with surfaces modified with four types of carbohydrates, being galactose, glucose, sucrose and maltose, for potential applications in microorganism culture and also aiming at a possible three dimensional construction. By the coprecipitation method, the MNPs were synthesized using a protocol recently optimized in the Nanobiotechnology Laboratory of Embrapa. The final volume was separated into five beakers in which the NPMs were magnetically decanted (MNP-SC) and the other four received 0.3 mM of different carbohydrates (MNPGal, MNP-Glu, MNP-Sac and MNP-Mal), with the objective of coating the MNPs, being decanted magnetically after 20 min exposure to the carbohydrate solutions. These MNPs were analyzed and hydrodynamic diameters (DH) were determined, as well as profiles of chemical groups via Raman spectroscopy. The minimum inhibitory concentration (MIC) assay against Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Saccharomyces cerevisiae was performed in order to identify the possible toxicity of MNPs in microorganisms. Finally, the magnetization of E. coli and S. aureus was investigated to investigate the possible interaction with MNPs as well as modulate the growth and development of swarming. The results showed that MNPs have DH from 100 to 200 nm. Carbohydrate coatings in the MNPs influenced the profiles obtained by Raman spectroscopy in different ways. When submitted to the biological assays to determine its potential toxicity level, it was found that in none of the concentrations of 1 mM, 800, 600 and 400 ?M (of iron) there was altered growth of microorganisms when observed visually. In addition, the magnetization of the bacteria was promoted in different ways and the modulation of the swarming formation in E. coli when associated with MNP-Glu was identified. The modification in the coverage of the MNPs did not infer in the possible toxicity to the microorganisms, as well as those without cover. However, it showed differences in magnetizations and modulation of bacterial swarming formation in E. coli. Therefore, the MNPs synthesized in this work and modified superficially with carbohydrates, can be used for the culture of microorganism, in order to evaluate the formation of swarming, as well as the formation of microbial biofilms and future trials with 3D culture. Keywords: Nanoparticles; Bacteria; Swarming; Carbohydrates; Magnetic bioprinting.-
Formato: dc.format94 p. : il. (algumas color.).-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
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Palavras-chave: dc.subjectNanopartículas-
Palavras-chave: dc.subjectBactérias-
Palavras-chave: dc.subjectCarboidratos-
Palavras-chave: dc.subjectFarmácia-
Título: dc.titleDesenvolvimento de nanopartículas magnéticas modificadas superficialmente com carboidratos para o cultivo celular de microrganismos-
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