Novos revestimentos poliméricos produzidos via layer-by-layer inibem a formação de biofilmes microbianos
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
Texto Completo: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24716 |
Resumo: | Adesão bacteriana e formação de biofilme são questões significativas associadas às infecções microbianas. Materiais com propriedades antiadesivas e antimicrobianas são requeridos em aplicações tecnológicas, tais como em desinfecção de água potável, embalagens de alimentos e dispositivos biomédicos. Porém, tem sido um desafio preparar revestimentos duráveis com capacidade para prevenirem o desenvolvimento de biofilmes microbianos. Nesse sentido, esse estudo mostra pela primeira vez a produção de novos revestimentos poliméricos com potencial antiadesivo e antimicrobiano. Para isso, um derivado de tanino condensado (material amino-funcionalizado catiônico) foi associado com polissacarídeos aniônicos (pectina e iota-carragena) para criar multicamadas de polieletrólitos (PEMs) via técnica layer-by-layer (deposição de camada sobre camada). Os PEMs foram preparados a partir da deposição de camadas poliméricas sobre um substrato de vidro oxidado. A deposição do policátion (tanino modificado), seguida da deposição do poliânion (pectina ou iota-carragena), seguiu-se até alcançar 5 ou 15 camadas de deposição. Os PEMs foram caracterizados por espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS), ressonância de plasma de superfície com transformada de Fourier (FT-SPR), microscopia de força atômica e medidas de ângulo de contato. Comparado ao substrato de vidro nativo (material não oxidado), todos os PEMs apresentaram rugosidade e superfície hidrofílica. Um teste de estabilidade realizado em tampão fosfato (PBS, pH 7,4) confirmou que os PEMs fabricados com 15 camadas foram duráveis por até 7 dias de contato com o meio aquoso. Testes de adesão e proliferação contra Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) e Staphylococcus aureus (S. aureus) mostraram que as PEMs com 15 camadas exibem atividade antiadesiva e bactericida após 6 e 24 h de ensaio. O teste antimicrobiano in vitro indicou que as PEMs podem matar e impedir a adesão e proliferação de bactérias significativamente, especialmente durante a exposição inicial nas primeiras 6 h de contato. Quando comparado com amostras controle (filmes de poliestireno), os resultados indicam que os revestimentos poliméricos inibem à formação de biofilme microbiano significativamente. Portanto, sugere-se que as PEMs podem ser aplicadas como revestimentos de filtros evitando bioincrustação em água potável, embalagens e revestimentos hospitalares para prevenir a contaminação microbiana. |
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2021-04-09T19:16:52Z2021-04-09T19:16:52Z2021-02-24FACCHI, Suelen Pietrobon. Novos revestimentos poliméricos produzidos via layer-by-layer inibem a formação de biofilmes microbianos. 2021. 64 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2021.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24716Adesão bacteriana e formação de biofilme são questões significativas associadas às infecções microbianas. Materiais com propriedades antiadesivas e antimicrobianas são requeridos em aplicações tecnológicas, tais como em desinfecção de água potável, embalagens de alimentos e dispositivos biomédicos. Porém, tem sido um desafio preparar revestimentos duráveis com capacidade para prevenirem o desenvolvimento de biofilmes microbianos. Nesse sentido, esse estudo mostra pela primeira vez a produção de novos revestimentos poliméricos com potencial antiadesivo e antimicrobiano. Para isso, um derivado de tanino condensado (material amino-funcionalizado catiônico) foi associado com polissacarídeos aniônicos (pectina e iota-carragena) para criar multicamadas de polieletrólitos (PEMs) via técnica layer-by-layer (deposição de camada sobre camada). Os PEMs foram preparados a partir da deposição de camadas poliméricas sobre um substrato de vidro oxidado. A deposição do policátion (tanino modificado), seguida da deposição do poliânion (pectina ou iota-carragena), seguiu-se até alcançar 5 ou 15 camadas de deposição. Os PEMs foram caracterizados por espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS), ressonância de plasma de superfície com transformada de Fourier (FT-SPR), microscopia de força atômica e medidas de ângulo de contato. Comparado ao substrato de vidro nativo (material não oxidado), todos os PEMs apresentaram rugosidade e superfície hidrofílica. Um teste de estabilidade realizado em tampão fosfato (PBS, pH 7,4) confirmou que os PEMs fabricados com 15 camadas foram duráveis por até 7 dias de contato com o meio aquoso. Testes de adesão e proliferação contra Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) e Staphylococcus aureus (S. aureus) mostraram que as PEMs com 15 camadas exibem atividade antiadesiva e bactericida após 6 e 24 h de ensaio. O teste antimicrobiano in vitro indicou que as PEMs podem matar e impedir a adesão e proliferação de bactérias significativamente, especialmente durante a exposição inicial nas primeiras 6 h de contato. Quando comparado com amostras controle (filmes de poliestireno), os resultados indicam que os revestimentos poliméricos inibem à formação de biofilme microbiano significativamente. Portanto, sugere-se que as PEMs podem ser aplicadas como revestimentos de filtros evitando bioincrustação em água potável, embalagens e revestimentos hospitalares para prevenir a contaminação microbiana.Bacterial adhesion and biofilm formation are significant issues associated with microbial infections. Materials with anti-adhesive and antimicrobial properties are required in technological applications, such as in disinfection of drinking water, food packaging and biomedical devices. However, it has been a challenge to prepare durable coatings capable of preventing the development of microbial biofilms. In this sense, this study shows for the first time the production of new polymeric coatings with anti-adhesive and antimicrobial potential. For this, a condensed tannin derivative (cationic amino-functionalized material) was associated with anionic polysaccharides (pectin and iota-carrageenan) to create multilayered polyelectrolytes (PEMs) via layer-by-layer technique. PEMs were prepared from the deposition of polymeric layers on an oxidized glass substrate. The deposition of the polycation (modified tannin), followed by the deposition of the polyanion (pectin or iota-carrageenan), followed until reaching 5 or 15 deposition layers. PEMs were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), in-situ Fourier transform surface plasmon resonance (FT-SPR), atomic force microscopy and contact angle measurements. Compared to the native glass substrate (non-oxidized material), all PEMs showed roughness and hydrophilic surface. A stability test carried out in phosphate buffer (PBS, pH 7.4) confirmed that PEMs manufactured with 15 layers were durable for up to 7 days of contact with the aqueous medium. Adhesion and proliferation tests against Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) and Staphylococcus aureus (S. aureus) showed that PEMs with 15 layers exhibit anti-adhesive and bactericidal activity after 6 and 24 hours of testing. The in vitro antimicrobial test indicated that PEMs can significantly kill and prevent the binding and proliferation of bacteria, especially during initial exposure within the first 6 hours of contact. When compared to control samples (polystyrene films), the results indicate that the polymeric coatings significantly inhibit the formation of microbial biofilm. Therefore, it is suggested that PEMs can be applied as filter coatings avoiding bio-encrustation in drinking water, packaging and coatings in hospitals to prevent microbial contamination.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáLondrinaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalUTFPRBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIAEngenharia/Tecnologia/GestãoRevestimentosPolieletrólitosBactericidasBiofilmesCoatingsPolyelectrolytesBactericidesBiofilmsNovos revestimentos poliméricos produzidos via layer-by-layer inibem a formação de biofilmes microbianosNovel polymer coatings prepared via layer-by-layer inhibit the formation of microbial biofilmsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisLondrinaMartins, Alessandro Franciscohttps://orcid.org/0000-0003-1002-3436http://lattes.cnpq.br/6465172583349458Martins, Alessandro Franciscohttps://orcid.org/0000-0003-1002-3436http://lattes.cnpq.br/6465172583349458Bonafe, Elton Guntendorferhttps://orcid.org/0000-0001-7121-6368http://lattes.cnpq.br/4227748069228395Santos Júnior, Oscar de Oliveirahttps://orcid.org/0000-0002-9631-8480http://lattes.cnpq.br/1330939521944829https://orcid.org/0000-0002-0008-4377http://lattes.cnpq.br/4254574704586186Facchi, Suelen Pietrobonreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALrevestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdfapplication/pdf5399170http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/24716/1/revestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdf506c6443171bc1daef4e905938278538MD51TEXTrevestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdf.txtrevestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdf.txtExtracted texttext/plain152762http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/24716/2/revestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdf.txtd34b1258fbf74cc9487adf40d0cf230cMD52THUMBNAILrevestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdf.jpgrevestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1322http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/24716/3/revestimentospolimericosbiofilmesmicrobianos.pdf.jpg29855138bbb2d0a2dbdad60b986128b6MD531/247162021-04-10 03:11:03.769oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/24716Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2021-04-10T06:11:03Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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