ÓXIDO DE GRAFENO E ÓXIDO DE GRAFENO REDUZIDO: DA PREPARAÇÃO À VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA E EFICÁCIA TERAPÊUTICA IN SILICO E IN VITRO

Chronic wounds constitute a serious public health problem, as they are the main causes of limb amputation. In this way, aiming at improving the quality of life of the population, there is a need for the development of new materials, which are biologically safe, antimicrobial, low cost and effective...

Full description

Bibliographic Details
Author: Oliveira, Pâmella Schramm
Format: master thesis
Status:Published version
Publication Date:2020
Country:Brasil
Institution:Universidade Franciscana (UFN)
Repository:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Franciscana (UFN)
Language:Portuguese
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Keyword:Nanopartícula; Cicatrização; Anti-inflamatório; Antimicrobiano.
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Interdisciplinar
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description Chronic wounds constitute a serious public health problem, as they are the main causes of limb amputation. In this way, aiming at improving the quality of life of the population, there is a need for the development of new materials, which are biologically safe, antimicrobial, low cost and effective to accelerate the healing process of chronic wounds. To present a possible new alternative for wound treatment, this work evaluated the biological safety and therapeutic efficacy of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (GOr) nanoparticles (NPs). First, the nanostructures were studied in silico and showed to be able to inhibit the production of some pro-inflammatory cytokines and stimulate the production of the anti-inflammatory cytokine IL-10, especially GOr. The results of the morphological and structural characterization of GO NPs synthesized from the Hummers method and reduced by ascorbic acid, were consistent with the literature, confirming their successful achievement. In the broth microdilution assay, GO and GOr showed antimicrobial activity against the clinical isolate of Streptococcus agalactiae (S. agalactiae) at a minimum inhibitory concentration (MIC) of 625 μg/mL for GO and 312.5 μg/mL for GOr. In addition, the nanostructure of GOr was able to inhibit, in subinhibitory concentration, the formation of S. agalactiae biofilm by up to 77% when compared to the positive control. Both NPs, in all tested concentrations, did not cause hemolysis, alterations in coagulation, and DNA damage in vitro assays. However, in the safety tests, it was evidenced that only the MIC of 312, μg/mL for GOr was biologically safe and presented anti-inflammatory and healing behavior in vitro. In general, the present work confirmed GOr's potential in the treatment of chronic wounds, since in silico showed anti-inflammatory behavior and in vitro showed therapeutic efficacy at low concentrations, prevented biofilm formation, and showed no significant toxic effects.
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To present a possible new alternative for wound treatment, this work evaluated the biological safety and therapeutic efficacy of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (GOr) nanoparticles (NPs). First, the nanostructures were studied in silico and showed to be able to inhibit the production of some pro-inflammatory cytokines and stimulate the production of the anti-inflammatory cytokine IL-10, especially GOr. The results of the morphological and structural characterization of GO NPs synthesized from the Hummers method and reduced by ascorbic acid, were consistent with the literature, confirming their successful achievement. In the broth microdilution assay, GO and GOr showed antimicrobial activity against the clinical isolate of Streptococcus agalactiae (S. agalactiae) at a minimum inhibitory concentration (MIC) of 625 μg/mL for GO and 312.5 μg/mL for GOr. In addition, the nanostructure of GOr was able to inhibit, in subinhibitory concentration, the formation of S. agalactiae biofilm by up to 77% when compared to the positive control. Both NPs, in all tested concentrations, did not cause hemolysis, alterations in coagulation, and DNA damage in vitro assays. However, in the safety tests, it was evidenced that only the MIC of 312, μg/mL for GOr was biologically safe and presented anti-inflammatory and healing behavior in vitro. In general, the present work confirmed GOr's potential in the treatment of chronic wounds, since in silico showed anti-inflammatory behavior and in vitro showed therapeutic efficacy at low concentrations, prevented biofilm formation, and showed no significant toxic effects.As feridas crônicas constituem um grave problema de saúde pública, pois são as principais causas de amputação de membros. Dessa maneira, visando a melhora da qualidade de vida da população, existe a necessidade do desenvolvimento de novos materiais, que sejam biologicamente seguros, antimicrobianos, de baixo custo e eficazes para acelerar o processo de cicatrização de feridas crônicas. Com o intuito de apresentar uma possível nova alternativa para o tratamento de feridas, este trabalho avaliou a segurança biológica e eficácia terapêutica de nanopartículas (NPs) de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (GOr). Primeiramente, as nanoestruturas foram estudadas in silico e mostraram-se capazes de inibir a produção de algumas citocinas pró-inflamatórias e estimular a produção da citocina anti-inflamatória IL-10, especialmente o GOr. Os resultados da caracterização morfológica e estrutural das NPs de GO sintetizadas a partir do método de Hummers e reduzidas por ácido ascórbico, foram condizentes com a literatura, confirmando a obtenção bem-sucedida das mesmas. No ensaio de microdiluição em caldo, GO e GOr apresentaram atividade antimicrobiana frente ao isolado clínico de Streptococcus agalactiae (S. agalactiae) em concentração inibitória mínima (CIM) de 625 μg/mL para GO e 312,5 μg/mL para GOr. Além disso, a nanoestrutura de GOr foi capaz de inibir, em concentração sub-inibitória, a formação de biofilme de S. agalactiae em até 77%, quando comparado ao controle positivo. Ambas as NPs, em todas as concentrações testadas, não provocaram hemólise, alterações na coagulação e danos ao DNA nos ensaios in vitro. No entanto, nos testes de segurança foi evidenciado que somente a CIM de 312, μg/mL para GOr foi biologicamente segura e apresentou comportamento anti-inflamatório e cicatrizante in vitro. De modo geral, o presente trabalho confirmou o potencial de GOr no tratamento de feridas crônicas, uma vez que in silico apresentou comportamento anti-inflamatório e in vitro apresentou eficácia terapêutica em baixas concentrações, impediu a formação de biofilme e não demonstrou efeitos tóxicos significativos.Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2020-11-03T14:23:16Z No. of bitstreams: 3 Dissertacao_PamellaScharammOliveira_VersaoParcial.pdf: 1882298 bytes, checksum: e6adee47056486b015b71f8c1f6c4e19 (MD5) Dissertacao_PamellaScharammOliveira.pdf: 4313346 bytes, checksum: a51fd2751d6afc54bc77f856d0ba428f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)Made available in DSpace on 2020-11-03T14:23:16Z (GMT). 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