A resistência aos antibióticos é uma preocupação crescente – desde a saúde humana até à sobrevivência das culturas. Um novo estudo usa nanogéis com sucesso para atingir e inibir quase totalmente as bactérias P.Aeruginosa.
Estudar: Nanogéis heteromultivalentes como inibidores altamente potentes de Pseudomonas Aeruginosa. Crédito da imagem: TopMicrobialStock/Shutterstock.com
Publicado recentemente em Angewandte Chemieo estudo demonstra 99,9 % de inibição eficaz contra P. aeruginosauma bactéria particularmente evasiva.
Ao combinar ligantes de açúcar específicos de patógenos com um peptídeo antimicrobiano que rompe a membrana, o sistema mostra forte eficácia contra bactérias planctônicas e biofilmes estabelecidos: dois ambientes onde os antibióticos convencionais frequentemente falham.
P. aeruginosa é uma das principais causas de infecções hospitalares, especialmente em pacientes imunocomprometidos. Sua capacidade de formar biofilmes permite escapar de antibióticos e respostas imunológicas.
Neste estudo, os nanogéis são apresentados como uma solução promissora para este desafio. Suas estruturas ajustáveis suportam multifuncionalidade, tornando-as adequadas para transportar agentes terapêuticos e permitir interações multivalentes que melhoram o direcionamento microbiano.
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Um design de nanogel de dupla função
Os pesquisadores construíram seus nanogéis usando poligliceróis dendríticos (dPGs) funcionalizados com dois açúcares: ligantes de fucose (Fuc) e galactose (Gal). Os açúcares ligam-se ao P. aeruginosa lectinas LecB e LecA, e são então integrados no peptídeo antibacteriano BMAP-18 (GRFKRFRKKFKKLFKKLS), conhecido por sua atividade de ruptura de membrana.
Esta estrutura espera quebrar a membrana protetora que permite P. aeruginosa prosperar apesar de outros antibióticos e depois inibir a bactéria quase completamente.
Os nanogéis foram sintetizados usando reticulação de tioleno foto-induzida de macromonômeros dPG contendo norborneno e tiol usando nanoprecipitação inversa.
Entre várias formulações diferentes, NG0.33 (a formulação de nanogel com uma proporção de macromonômero de 33%) exibiu a ligação intrínseca mais forte às bactérias. Os pesquisadores atribuem esse sucesso à flexibilidade otimizada, tornando-o o andaime escolhido para modificações posteriores.
Após a conjugação com açúcares e BMAP-18, o tamanho do nanogel aumentou de 47 nm para cerca de 80 nm, e o potencial zeta aumentou de +35 mV para +45 mV, confirmando a funcionalização bem-sucedida.
É importante ressaltar que os nanogéis permaneceram estruturalmente estáveis em valores de pH relevantes para infecção (5,0-7,0) por pelo menos cinco dias.
Desempenho quase perfeito contra células planctônicas e biofilmes
Os nanogéis modificados com açúcar mostraram maior afinidade tanto para substâncias planctônicas quanto associadas a biofilmes. P. aeruginosa em ensaios de citometria de fluxo e microscopia de fluorescência. Significativamente, os resultados do estudo mostraram que a adição de BMAP-18 não interferiu na ligação da lectina.
Com apenas 8 µg/mL, os nanogéis de peptídeo-açúcar (PNG0,33-Fuc/Gal) inativaram mais de 99,99% das bactérias planctônicas em 12 horas e mantiveram a atividade bactericida contínua por mais de 72 horas.
Experimentos de controle também demonstraram que os nanogéis contendo apenas açúcar poderiam inicialmente reduzir a sobrevivência bacteriana, mas as bactérias retomaram o crescimento ao longo do tempo, destacando a necessidade de uma estratégia combinada de mirar e matar.
Para os biofilmes, os mesmos nanogéis alcançaram a remoção quase completa da matriz após 72 horas de co-incubação e reduziram a espessura dos biofilmes maduros de 72 horas em 65% após um tratamento de 12 horas, desempenho comparável ao da tobramicina.
Mais de 99,9 % do biofilme incorporado P. aeruginosa células foram inativadas, indicando penetração eficiente e ruptura do estruturas de biofilme.
Potencial de amplo espectro e biocompatibilidade
Os nanogéis também foram eficazes na inibição do crescimento de outras bactérias: alcançaram aproximadamente 90% de inibição de E. coli e MRSA em doses mais elevadas (32 µg/mL e 16 µg/mL, respectivamente).
Esta atividade provavelmente reflete a maior afinidade pure da galactose pelas lectinas nestas bactérias, combinada com a atividade de membrana do BMAP-18.
Os testes de biocompatibilidade demonstraram mais de 80% de viabilidade de fibroblastos em concentrações até 1 mg/mL, sem hemólise mensurável, indicando um perfil de segurança favorável para posterior exploração pré-clínica.
Uma plataforma modular para antimicrobianos de última geração
Ao integrar açúcares direcionados à lectina com um potente peptídeo antimicrobiano, os nanogéis heteromultivalentes abordam os pontos fracos dos sistemas de função única e destacam as vantagens de combinar o reconhecimento seletivo com a ação bactericida sustentada.
Sua modularidade sugere que eles poderiam ser adaptados para atingir outros patógenos, variando os componentes ligantes ou peptídicos.
Trabalhos futuros precisarão primeiro avaliar in vivo desempenho, bem como escalabilidade de fabricação e combinações expandidas de ligante-peptídeo.
À medida que a resistência aos antibióticos continua a aumentar, esses sistemas de nanogel personalizáveis são um primeiro passo convincente em medicamentos anti-infecciosos.
Referência do diário
Yuhang, JD, e outros. (2025, novembro). Nanogéis heteromultivalentes como inibidores altamente potentes de Pseudomonas Aeruginosa. Angewandte Chemie Edição Internacional, e13121. DOI: 10.1002/anie.202513121