QUATERNIZAÇÃO DA GOMA DE CAJUEIRO PARA APLICAÇÃO COMO BIOMATERIAL ANTIESTAFILOCÓCICO – Caracterização química, atividade antibacteriana e biocompatibilidade celular.

Abstract

RESUMO: A goma de cajueiro (GC) é um heteropolissacarídeo aniônico natural com potencial uso na indústria farmacêutica e alimentícia, além de promissora aplicação em (nano)biotecnologia. Alterações químicas na estrutura desse polímero vêm sendo executadas no intuito de se obterem novas propriedades, no entanto, ainda não foram realizadas modificações por introdução de grupos funcionais com objetivo de torná-la catiônica, o que poderia alterar, por exemplo, suas atividades farmacológicas, como a antimicrobiana. Este trabalho objetiva modificar quimicamente a GC por reação de quaternização, avaliar o efeito da goma de cajueiro quaternizada (GCQ) sobre bactérias do gênero Staphylococcus, bem como sua biocompatibilidade celular. Para a produção de três derivados quaternizados de goma de cajueiro (derivados GCQ), adicionou-se a uma solução de GC, cloreto de trimetilamônio e hidróxido de sódio, em três diferentes proporções de razões molares. Após uma reação de 14 h sob aquecimento em banho-maria; ajustou-se o pH e procedeu-se a precipitação de cada goma modificada utilizando-se acetona, seguindo-se por diálise e liofilização. Os derivados obtidos (GCQ-1, GCQ-2 e GCQ- 3) foram caracterizados por: espectroscopia na região de infravermelho, análise elementar, potencial Zeta e espectroscopia de ressonância magnética nuclear 2D (correlação heteronuclear 1H;13C). Também foi calculado o grau de substituição do grupo químico introduzido na estrutura desses modificados. A atividade antiestafilocócica dos derivados GCQ foi avaliada pela determinação das concentrações inibitórias e bactericidas mínimas (CIM e CBM) e por microscopia de força atômica. A biocompatibilidade sobre eritrócitos, queratinócitos e fibroblastos também foi verificada, por meio dos testes de hemólise e de citotoxicidade. Os métodos de caracterização selecionados para este estudo confirmaram a modificação da GC. Os três derivados GCQ apresentaram promissora atividade antiestafilocócica, com potência crescente relacionada ao aumento do grau de substituição do grupamento amônio quaternário introduzido na estrutura da goma. Destacou-se, por exemplo, o efeito do derivado GCQ-3 sobre uma linhagem de S. aureus resistente à meticilina, com obtenção de CIM em valor de 31,25 μg/mL e CBM igual a 62,5 μg/mL. Os derivados GCQ também apresentaram biocompatibilidade sobre as células testadas, sugerindo, deste modo, que os mesmos possam ser aplicados como ferramenta para o desenvolvimento de biomateriais com ação antisséptica.------------------ABSTRACT: Cashew gum (CG) is a natural anionic heteropolysaccharide with potential use in the pharmaceutical and food industry, beyond promising application in (nano)biotechnology. Chemical changes in this polymer structure have been carried out in order to obtain new properties, however until now there were no reports of modifications by introduction of functional groups to add it cationic character, which could change, for instance, its pharmacological activities, such as antimicrobial. This work aims to modify chemically the CG by using quaternization reaction, evaluate the quaternized cashew gum (QCG) effect on bacteria of the Staphylococcus genus, beyond to access its cellular biocompatibility. To a solution of CG, trimethylammonium chloride and sodium hydroxide, at three different molar ratios proportions, were added to produce quaternized cashew gum derivatives (QCG). After a 14 h reaction under heating in a water bath, the pH was adjusted and carried out the precipitation of each modified gum using acetone, followed up for dialysis and lyophilization. The obtained derivatives (QCG-1, QCG-2 and QCG-3) were characterized by: infrared spectroscopy, elemental analysis, Zeta potential and 2D nuclear resonance spectroscopy (1H−13C heteronuclear correlation). The degree of substitution of the introduced chemical group on these modified structures was also calculated. The QCG derivatives anti-staphylococcal activity was evaluated by determining minimum inhibitory and bactericidal concentrations (MIC and MBC) and by using atomic force microscopy. Biocompatibility on erythrocytes, keratinocytes and fibroblasts was also accessed through hemolytic and cell toxicity assays. The characterization methods selected for this study have confirmed the CG chemical modification. The three QCG derivatives presented promising anti-staphylococcal activity, with potency related to the increasing degree of substitution of quaternary ammonium group introduced on the gum structure. It was highlighted, for instance, the QCG-3 derivative effect against a methicillin-resistant S. aureus strain, with MIC value of 31.25 μg/mL and MBC at 62.5 μg/mL. The QCG derivatives also presented biocompatibility on tested cells, thus suggesting that it could be applied as tool for the development of biomaterials with antiseptic action.