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http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4926
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Revestimento híbrido baseado em nanopartículas de prata para dispositivos médicos hospitalares |
Título(s) alternativo(s): | Hybrid coating based on silver nanoparticles for hospital medical devices |
Autor: | Nunes, Adenia Mirela Alves |
Primeiro orientador: | Oshiro Junior, João Augusto |
Primeiro membro da banca: | Oliveira, Elquio Eleamen |
Segundo membro da banca: | Rodrigues, Meiry Glaucia Freire |
Resumo: | Diversos processos podem ser empregados para garantir a segurança na utilização de dispositivos médicos hospitalares, passíveis de reprocessamento com o objetivo de evitar infecções nosocomiais ocasionadas por contaminação cruzada ou pelo acúmulo de biofilme. Revestimentos a base de materiais híbridos contendo nanopartículas metálicas podem ser produzidos como método para prevenção de infecções por possuírem propriedades antimicrobiana e/ou anti-incrustante. Dessa forma, o presente trabalho objetivou produzir e caracterizar físico-quimicamente materiais híbridos do tipo ureasil-poliéter (u-PEO) contendo nanopartícula de prata (NP-Ag) para futura aplicação como revestimento antimicrobiano para dispositivos médicos hospitalares. Para tal, inicialmente NP-Ag foram sintetizadas e caracterizadas por meio de espectroscopia UV-Visível (UV-Vis), espectroscopia infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise de rastreamento de nanopartículas (NTA), espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta (PZ), além de submetidas a testes de estabilidade e microbiológicos de microdiluição em caldo para determinação da concentração inibitória mínima (CIM), a concentração bactericida mínima (CBM) e a concentração fungicida mínima (CFM). Precursores híbridos do tipo u-PEO 500 foram sintetizados e deram origem a materiais híbridos do tipo u-PEO 500. Tais materiais incorporaram as NP-Ag e foram caracterizados por meios de FTIR, difratometria de Raios X (DRX), termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTA), ângulo de contato e intumescimento. Além disso, testes microbiológicos foram aplicados para avaliar a ação antimicrobiana do material de revestimento. Os resultados obtidos demonstraram que as NP-Ag sintetizadas apresentaram coloração cinza escuro, com formação de banda de absorção em λmax= 418 nm. A FTIR indicou NP-Ag formadas pelo complexo nitrato de prata-citrato de sódio. A NTA, indicou a morfologia esférica das NP, com tamanho médio de 69,6 ± 1,5 nm e concentração de 1,98 x 109 ± 6,69 x 107 partículas/mL. Análises de DLS exibiram diâmetro hidrodinâmico médio (d.nm) = 101,06 nm e índice de polidispersão (IPD) = 0,312. O valor de PZ foi -4,13 mV. Os estudos de estabilidade preliminar demonstraram NP estáveis por até 9 dias. A avaliação da CIM constatou ação bacteriostática contra S. aureus ATCC, E. coli ATCC e C. albicans ATCC em concentrações ≥ 9,90 x 108 partículas/mL, ≥ 1,24 x 108 partículas/mL e ≥ 4,95 x 108 partículas/mL, respectivamente. Para CBM e CFM os resultados foram ≥ 2,48 x 108 partículas/mL e ≥ 9,90 x 108 partículas/mL para E. coli ATCC e C. albicans ATCC, respectivamente. Os materiais híbridos u-PEO 500 produzidos apresentaram aspecto visual translúcido e uniforme, a FTIR confirmou a formação do precursor e a ausência de interações entre os componentes do híbrido. Dados de DRX confirmaram a manutenção das características amorfas do híbrido u-PEO 500 após a incorporação das NP-Ag. A TG constatou a estabilidade térmica do material híbrido u-PEO com NP-Ag e a DTA revelou o comportamento endotérmico e ausência de pico. O ângulo de contato médio dos materiais híbridos u-PEO 500 e u-PEO 500:NP-Ag foram 59,132 º ± 7,155 º e 53,734 º ± 1,263 º, respectivamente. O ensaio de intumescimento revelou média de porcentagem de absorção de líquido de 63,45% ± 0,00571% e 64,36% ± 0,00471% para u-PEO 500 e u-PEO 500:NP-Ag, respectivamente. A atividade antimicrobiana do material híbrido revelou a sensibilidade de S. aureus ATCC ao u-PEO:NP-Ag. No entanto, E. coli ATCC e C. albicans ATCC foram classificados como resistentes ao material híbrido testado. Pontando, o trabalho produziu NP-Ag, monodispersas, com tamanho coloidal, estáveis por 9 dias e com atividade antimicrobiana. Os materiais foram produzidos usando uma base híbrida ureasil-poliéter a qual incorporaram completamente as NP-Ag sintetizadas, sem alterar as características físico-químicas do híbrido. Além disso, a matriz u-PEO 500:NP-Ag exibiu atividade antimicrobiana contra S. aureus ATCC, sendo um candidato para uso em revestimentos de dispositivos médicos passíveis de reprocessamento. Estudos futuros são necessários para viabilizar o aumento da concentração de NP-Ag, sem comprometimento da matriz polimérica, permitindo assim a melhora no perfil antimicrobiano do u-PEO 500:NP-Ag. |
Abstract: | Several processes can be used to guarantee the safety in the use of hospital medical devices, which can be reprocessed with the aim of avoiding nosocomial infections caused by cross-contamination or the accumulation of biofilm. Coatings based on hybrid materials containing metallic nanoparticles can be produced as a method for preventing infections as they have antimicrobial and/or antifouling properties. Therefore, the present work aimed to produce and physically-chemically characterize hybrid materials of the ureasil-polyether (u-PEO) type containing silver nanoparticles (AgNP) for future application as antimicrobial coating for hospital medical devices. To this end, AgNP were initially synthesized and specified using UV-Visible spectroscopy (UV-Vis), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), nanoparticle tracking analysis (NTA), dynamic light scattering (DLS), zeta potential (PZ), in addition to requests for stability and microbiological broth microdilution tests to determine the minimum inhibitory concentration (MIC), the minimum bactericidal concentration (MBC) and the minimum fungicidal concentration (MFC). Hybrid precursors of the u-PEO 500 type were synthesized and gave rise to hybrid materials of the u-PEO 500 type. These materials incorporated AgNP and were characterized by FTIR, X-ray diffractometry (XRD), thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA), contact angle and swelling. Furthermore, microbiological tests were applied to evaluate the antimicrobial action of the coating material. The results obtained revealed that the synthesized AgNP was dark gray in color, with the formation of an absorption band at λmax= 418 nm. FTIR indicated AgNP formed by the silver nitrate-sodium citrate complex. NTA indicated the spherical morphology of the NP, with an average size of 69.6 ± 1.5 nm and concentration of 1.98 x 109 ± 6.69 x 107 particles/mL. DLS analyzes showed mean hydrodynamic diameter (d.nm) = 101.06 nm and polydispersity index (IPD) = 0.312. The PZ value was -4.13 mV. Preliminary stability studies obtained NP resulted for up to 9 days. The MIC evaluation found bacteriostatic action against S. aureus ATCC, E. coli ATCC and C. albicans ATCC at concentrations ≥ 9.90 x 108 particles/mL, ≥ 1.24 x 108 particles/mL and ≥ 4.95 x 108 particles/mL, respectively. For MBC and MFC the results were ≥ 2.48 x 108 particles/mL and ≥ 9.90 x 108 particles/mL for E. coli ATCC and C. albicans ATCC, respectively. The u-PEO 500 hybrid materials produced a translucent and uniform visual appearance, FTIR confirmed the formation of the precursor and the absence of interactions between the components of the hybrid. XRD data confirmed the maintenance of the amorphous characteristics of the u-PEO 500 hybrid after the incorporation of AgNP. TG verified the thermal stability of the u-PEO hybrid material with AgNP and DTA revealed the endothermic behavior and absence of peak. The average contact angle of the u-PEO 500 and u-PEO 500:AgNP hybrid materials were 59,132 º ± 7,155 º and 53,734 º ± 1,263 º, respectively. The swelling test revealed an average percentage of liquid absorption of 63.45% ± 0.00571% and 64.36% ± 0.00471% for u-PEO 500 and u-PEO 500:AgNP, respectively. The antimicrobial activity of the hybrid material revealed the sensitivity of S. aureus ATCC to u-PEO:AgNP. However, E. coli ATCC and C. albicans ATCC were classified as resistant to the hybrid material tested. Pointing out, the work produced AgNP, monodisperse, with colloidal size, lasting for 9 days and with antimicrobial activity. The materials were produced using a ureasil-polyether hybrid base that completely incorporated the synthesized AgNP, without altering the physicochemical characteristics of the hybrid. Furthermore, the u-PEO 500:AgNP matrix exhibited antimicrobial activity against S. aureus ATCC, being a candidate for use in coatings for medical devices that can be reprocessed. Future studies are necessary to make it possible to increase the concentration of AgNP, without compromising the polymeric matrix, thus allowing an improvement in the antimicrobial profile of u-PEO 500:AgNP. |
Palavras-chave: | Nanopartículas metálicas Materiais híbridos Processo sol-gel Ureasil-poliéter |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Estadual da Paraíba |
Sigla da instituição: | UEPB |
Departamento: | Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas - PPGCF |
Citação: | NUNES, Adenia Mirela Alves. Revestimento híbrido baseado em nanopartículas de prata para dispositivos médicos hospitalares. 2024. 86 p. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas - PPGCF) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Embargado |
URI: | http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4926 |
Data de defesa: | 19-Mar-2024 |
Aparece nas coleções: | PPGCF - Dissertações |
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