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Tipo de Documento: Dissertação
Título: Desenvolvimento, caracterização e avaliação antibacteriana do complexo de inclusão [6]-shogaol/ciclodextrina
Título(s) alternativo(s): Development, characterization and antibacterial evaluation of the inclusion complex [6]-shogaol/cyclodextrin
Autor(es): Gonçalves, Vitória Shiévila dos Santos
Data do documento: 23-Fev-2021
Orientador: Silva, James Almada da
Coorientador: Guimarães, Adriana Gibara
Resumo: O [6]-shogaol (6SH), artefato do [6]-gingerol, é uma substância presente no gengibre, responsável por diversas atividades biológicas, inclusive a ação antimicrobiana. Devido a sua baixa solubilidade em água é necessário o desenvolvimento de uma préformulação farmacêutica para torná-lo mais hidrossolúvel e consequentemente melhorar a sua biodisponibilidade, tais como, os complexos de inclusão (CI) com ciclodextrinas (CDs), os quais vêm sendo bastante utilizados em medicamentos, alimentos e na agricultura. Para tanto, é importante conhecer as técnicas de complexação e caracterização para a produção de CI com elevada eficiência. Desta forma, os objetivos deste estudo foram: compilar evidências sobre os diversos métodos de preparação e caracterização de CI entre substâncias isoladas de plantas medicinais e CDs, e, desenvolver, caracterizar e avaliar as propriedades antimicrobianas e anti-biofilme de CI contento 6SH. Assim, foi realizada uma revisão sistemática de publicações, seguindo o guia de redação da PRISMA. Foram selecionados 27 artigos que demonstram as vantagens e desvantagens de diferentes técnicas de preparação e caracterização de CI. Na parte experimental deste trabalho o 6SH foi extraído do gengibre seco pela técnica de Soxhlet e em seguida isolado e purificado por cromatografia líquida clássica e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Seguindo a metodologia de Higuchi e Connors (1965), dois diagramas de solubilidade de fases foram construídos com o 6SH, HP-β-CD e β-CD (em água, à 25°C, 72 h). A HP-β-CD foi escolhida para desenvolver o CI com o 6SH através do método de co-evaporação/liofilização. O CI foi caracterizado por técnicas espectrométricas (RMN e IV) e Modelagem Molecular. Um estudo de estabilidade do 6SH livre e complexado foi realizado em solução aquosa, à 40 °C por um período de 1 semana. A determinação da concentração inibitória mínima (CIM) dos CI foi realizada em ensaio de microdiluição em placa de 96 poços frente Staphylococcus aureus e a atividade anti-biofilme pelo método de coloração da biomassa do biofilme com cristal violeta. O tratamento estatístico foi feito através da análise de variância (ANOVA) de 2 vias, seguido de Teste de Tukey. A partir do diagrama de solubilidade foi possível determinar a solubilidade intrínseca do [6]-shogaol (0,76 µg/mL), bem como, visualizar o aumento significativo da sua solubilidade, especialmente com a HPβ-CD. As análises espectroscópicas demonstraram que a técnica de coevaporação/liofilização foi efetiva na formação do CI. No teste de estabilidade o 6SH livre apresentou degradação (>50%) a partir das 24 horas de incubação, enquanto o CI mostrou-se altamente estável (3,5 vezes maior). O CI contendo 6SH não demonstrou atividade antimicrobiana frente ao S. aureus, no entanto, apresentou atividade anti-biofilme. Com estes achados, foi possível concluir que as metodologias empregadas no desenvolvimento do complexo de inclusão foram apropriadas para atingir os principais objetivos farmacocinéticos: aumento da hidrossolubilidade e estabilidade do 6SH. Em consequência da melhoria das propriedades físico-químicas do produto gerado, almeja-se que a atividade biológica do CI no manejo de condições clínicas seja superior ao da substância livre.
Abstract: [6]-shogaol (6SH), an artifact of [6]-gingerol, is a substance present in ginger, responsible for several biological activities, including antimicrobial action. Due to its low water solubility, it is necessary to develop a pharmaceutical pre-formulation to make it more water soluble and consequently improve its bioavailability, such as inclusion complexes (CI) with cyclodextrins (CDs), which have been widely used in medicine, food and agriculture. Therefore, it is important to know the complexation and characterization techniques for the production of IC with high efficiency. Thus, the objectives of this study were: to compile evidence on the various methods of preparation and characterization of IC among substances isolated from medicinal plants and CDs, and to develop, characterize and evaluate the antimicrobial and antibiofilm properties of IC containing 6SH. Thus, a systematic review of publications was carried out, following the PRISMA writing guide. Twenty-seven articles that demonstrate the advantages and disadvantages of different IC preparation and characterization techniques were selected. In the experimental part of this work, 6SH was extracted from dried ginger using the Soxhlet technique and then isolated and purified by classical liquid chromatography and high performance liquid chromatography (HPLC). Following the methodology of Higuchi and Connors (1965), two phase solubility diagrams were constructed with 6SH, HP-β-CD and β-CD (in water, at 25°C, 72 h). HP-β-CD was chosen to develop the IC with 6SH through the co-evaporation/lyophilization method. The IC was characterized by spectrometric techniques (NMR and IR) and Molecular Modeling. A stability study of free and complexed 6SH was carried out in an aqueous solution at 40 °C for a period of 1 week. The determination of the minimum inhibitory concentration (MIC) of the ICs was carried out in a microdilution assay in a 96-well plate against Staphylococcus aureus and the anti-biofilm activity by the method of staining the biofilm biomass with crystal violet. Statistical treatment was performed using 2-way analysis of variance (ANOVA), followed by Tukey's test. From the solubility diagram it was possible to determine the intrinsic solubility of [6]-shogaol (0.76 µg/mL), as well as to visualize the significant increase in its solubility, especially with HP-β-CD. The spectroscopic analyzes demonstrated that the co-evaporation/lyophilization technique was effective in IC formation. In the stability test, free 6SH showed degradation (>50%) after 24 hours of incubation, while CI was highly stable (3.5 times greater). The CI containing 6SH did not show antimicrobial activity against S. aureus, however, it showed anti-biofilm activity. With these findings, it was possible to conclude that the methodologies employed in the development of the inclusion complex were appropriate to achieve the main pharmacokinetic objectives: increased water solubility and stability of 6SH. As a result of the improvement of the physicochemical properties of the generated product, it is hoped that the biological activity of IC in the management of clinical conditions is superior to that of the free substance.
Palavras-chave: Química
Plantas medicinais
Gengibre
Ciclodextrinas
Zingiber officinale
Produtos naturais
Atividade antimicrobiana
Atividade antibiofilme
Natural products
Ginger
Antimicrobial activity
Antibiofilm activity
Cyclodextrins
área CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Agência de fomento: Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Química
Citação: GONÇALVES, Vitória Shiévila dos Santos. Desenvolvimento, caracterização e avaliação antibacteriana do complexo de inclusão [6]-shogaol/ciclodextrina. 2021. 104 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2021.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/14886
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