Inativação fotodinâmica da bactéria Staphylococcus aureus resistente à meticilina: avaliação de doses fracionadas de luz e fotossensibilizador curcumina

dc.contributor.advisor-co1Lima, Alessandra Ramos
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2937413804518289
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5810-5137
dc.contributor.advisor1Bagnato, Vanderlei Salvador
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4947860249518663
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4833-239X
dc.contributor.authorCappellini, Taina Cruz de Souza
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5309059945646760
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0003-2797-1918
dc.date.accessioned2025-04-03T12:24:51Z
dc.date.issued2025-02-25
dc.description.abstractThe emergence of resistant bacteria in the community and hospital environment may be a consequence of the excessive and improper use of antibiotics over time, putting the health of the world population at risk. Due to bacterial resistance, we have sought alternative methods to treat infections caused by microorganisms. Photodynamic inactivation (PDI) has become a focus of study for the treatment of bacterial infections, which is based on a photosensitive substance, light and molecular oxygen. The objective of this study was to evaluate the action of different concentrations of the photosensitizer (PS) curcumin, together with variations in the delivery of the light dose to inactivate the bacterium methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), obtained by clinical isolate. The study of the photodegradation of curcumin at concentrations of 10, 20 and 40 μM, illuminated with 450 nm light, with a dose of 57.6 J/cm², over 24 min, was carried out, accompanied by ultraviolet-visible absorption spectroscopy and molecular fluorescence. In addition, the process of curcumin internalization (10 μM) by MRSA was also monitored by confocal microscopy for 20 min. The IFD assays with MRSA were divided into stages. In the first stage, a conventional IFD was performed with different concentrations (5, 10, and 15 μM) and illuminated at 450 nm at energy doses (5, 10, and 15 J/cm²). In the second stage, after optimizing the result of the conventional IFD, a fractional IFD was performed by fixing the FS concentration at 10 μM and varying the energy doses at intervals of 10 and 30 minutes. Thus, confocal microscopy experiments of MRSA cell predictions were performed after treatment with fractional IFD and at intervals of 30 min. The oxygen concentration analysis experiments were performed by an electrode, monitoring a percentage of O2 in a 10 μM curcumin solution. The results of conventional IFD demonstrated effectiveness in inactivating MRSA bacteria at concentrations of 5, 10, and 15 μM for the energy doses evaluated. However, the most significant reduction was 3.41 and 4.34 logs and 3.51 and 4.95 logs for concentrations of 10 and 15 μM at doses of 10 and 15 J/cm² with conventional IFD, respectively. In fractionated IFD, the most significant result was 5.67 logs of reduction of the microorganism with the energy dose of 10 J/cm² fractionated at 30-minute intervals, when compared to conventional IFD at the continuous dose of 10 J/cm². There was also effectiveness at the energy dose of 15 J/cm² with intervals of 10 and 30 minutes, compared to the conventional one, with reductions of 4.96 and 5.45 logs, respectively. The formation of reactive oxygen species (ROS) in the curcumin solution was analyzed using the dihydroethidium (DHE) probe, after continuous and fractional irradiation at intervals of 10 and 30 min. It was concluded that the fractionation of energy doses demonstrated the potential to achieve better results compared to the application of continuous doses, showing a more effective approach for the inactivation of bacteria in microbiological studies. However, further studies are needed to determine the ideal parameters that improve the efficiency of the photodynamic process.eng
dc.description.resumoO surgimento de bactérias resistentes na comunidade e em ambiente hospitalar pode ser consequência do uso excessivo e indevido dos antibióticos ao longo do tempo, colocando em risco a saúde da população mundial. Devido a resistência bacteriana, tem aumentado a busca de métodos alternativos para tratar infecções causadas por microrganismos. A inativação fotodinâmica (IFD) tornou-se foco de estudo para o tratamento de infecções bacterianas, que se baseia em uma substância fotossensível, luz e oxigênio molecular. O objetivo deste estudo foi avaliar a ação de diferentes concentrações do fotossensibilizador (FS) curcumina, juntamente com variações nas entregas da dose de luz para inativar a bactéria Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA), obtido por isolado clínico. Foi realizado o estudo da fotodegradação da curcumina nas concentrações de 10, 20 e 40 μM, iluminada com luz de 450 nm, com dose de 57,6 J/cm², ao longo de 24 min, acompanhado por espectroscopia de absorção ultravioleta visível e fluorescência molecular. Além disso, também foi acompanhado o processo de internalização da curcumina (10 μM) por microscopia confocal pela MRSA por 20 min. Os ensaios de IFD com MRSA foram divididos em etapas, na primeira foi realizado a IFD convencional com diferentes concentrações (5, 10 e 15 μM) e iluminados em 450 nm nas doses de energia (5, 10 e 15 J/cm²). Na segunda etapa, após otimização do resultado da IFD convencional, realizou a IFD fracionada fixando a concentração do FS em 10 μM e variando as doses de energia com intervalos de 10 e 30 minutos. Com isso, foram realizados experimentos por microscopia confocal de viabilidade celular da MRSA, após tratamento com IFD fracionada e intervalos de 30 min. Os experimentos de análise de concentração de oxigênio foram realizados por um eletrodo, monitorando a porcentagem de O2 em solução de curcumina a 10 μM. Os resultados da IFD convencional demostraram efetividade na inativação da bactéria MRSA nas concentrações de 5, 10 e 15 μM para as doses energia avaliadas. No entanto, a redução mais significativa foi de 3,41 e 4,34 logs e 3,51 e 4,95 logs para as concentrações 10 e 15μM nas doses de 10 e 15 J/cm² com a IFD convencional, respectivamente. Na IFD fracionada, o resultado de maior significância foi de 5,67 logs de redução do microrganismo com a dose energia de 10J/cm² fracionados com intervalos de 30 minutos, quando comparada a IFD convencional na dose contínua de 10 J/cm². Houve também efetividade na dose de energia de 15 J/cm² com intervalos de 10 e 30 minutos, comparando-a com a convencional, com redução de 4,96 e 5,45 logs, respectivamente. Através da sonda dihidroetídio (DHE) analisou-se a formação de espécies reativas de oxigênio (EROs) da solução de curcumina, a partir da irradiação de forma contínua e fracionada com intervalos de 10 e 30 min. Foi concluído que o fracionamento das doses de energia demonstrou potencial para alcançar melhores resultados em comparação com a aplicação de doses contínuas, mostrando uma abordagem mais eficaz para a inativação da bactéria em estudos microbiológicos. No entanto, são necessários mais estudos para determinar parâmetros ideais que melhorem a eficiência do processo fotodinâmico.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.852963/2023-00
dc.identifier.citationCAPPELLINI, Taina Cruz de Souza. Inativação fotodinâmica da bactéria Staphylococcus aureus resistente à meticilina: avaliação de doses fracionadas de luz e fotossensibilizador curcumina. 2025. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21759.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21759
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotec
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectInativação fotodinâmica
dc.subjectFotodegradação
dc.subjectFracionada
dc.subjectCurcumina
dc.subjectBactérias resistentes
dc.subjectAntibióticos
dc.subjectPhotodynamic inactivationeng
dc.subjectPhotodegradationeng
dc.subjectFractionaleng
dc.subjectCurcumineng
dc.subjectResistant bacteriaeng
dc.subjectAntibioticseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
dc.titleInativação fotodinâmica da bactéria Staphylococcus aureus resistente à meticilina: avaliação de doses fracionadas de luz e fotossensibilizador curcumina
dc.title.alternativePhotodynamic inactivation of methicillin-resistant Staphylococcus aureus bacteria: evaluation of fractionated doses of light and photosensitizer curcumineng
dc.typeDissertação

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