Avaliação da atividade antimicrobiana, imunomoduladora e sinérgica de nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) dopadas com cálcio

Introdução

Infecções bacterianas causadas por Staphylococcus aureus e MRSA representam emergência e preocupação global devido à resistência a múltiplos antibióticos. Diante desse cenário, torna-se necessário o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas. As nanopartículas de óxido de zinco (ZnO-NPs) emergem como promissoras alternativas antibacterianas devido às suas propriedades físico-químicas capazes de induzir estresse oxidativo e danos à membrana celular. A dopagem de ZnO-NPs com cálcio surge como uma potencial abordagem para modulação de propriedades biológicas, visando a melhora da eficácia antimicrobiana contra patógenos multirresistentes, promover uma resposta imunomoduladora adequada e/ou atuar como composto potencializados de antimicrobianos convencionais.

Objetivo

Analisar a atividade antimicrobiana de ZnO-NPs puras e dopadas com diferentes concentrações de cálcio contra S. aureus e MRSA, avaliar a interação sinérgica com a penicilina e quantificar a resposta imunomoduladora em macrófagos.

Método

Utilizaram-se nanopartículas de óxido de zinco ZnO-NPs puras e dopadas com cálcio (0,3%, 1%, 5%, 7% e 9%). A Concentração Inibitória Mínima e a viabilidade bacteriana foram avaliadas frente a S. aureus ATCC 29213. e MRSA. A interação sinérgica entre as nanoformulações e a Penicilina foi determinada pelo teste de checkerboard, calculando-se o índice de Concentração Inibitória Fracionada. O perfil imunomodulador foi analisado em macrófagos RAW 264.7 expostos às nanopartículas, quantificando-se as citocinas TNF-α e IL-10 por ensaio imunoenzimático (ELISA). Os dados foram submetidos à análise estatística no software GraphPad Prism 8.0.

Resultados e discussão

A cepa de S. aureus apresentou sensibilidade à penicilina, com Concentração Inibitória Mínima de 0,15 ug/mL, enquanto o isolado clínico de MRSA confirmou o perfil de resistência ao antibiótico. Em relação ao MRSA, as nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) puras e a nanoformulação dopada com 0,3% de cálcio demonstraram uma redução expressiva e dose-dependente da viabilidade bacteriana. Na concentração de 1000 ug/mL, ambas reduziram a viabilidade microbiana para menos de 20%. Contudo, o aumento gradual das percentagens de dopagem com cálcio (1%, 5%, 7% e 9%) resultou em diminuição progressiva da eficácia antibacteriana. A avaliação da combinação pelo método de checkerboard determinou o índice de Concentração Inibitória Fracionada igual a 1,0 para todas as formulações, classificando a interação com a penicilina como indiferente. No ensaio imunomodulador em macrófagos RAW 264.7, o tratamento com as nanoformulações induziu baixos níveis da citocina pro-inflamatória TNF-α (<250 pg/mL). Em contrapartida, observou-se uma elevada e expressiva produção da citocina anti-inflamatória IL-10, atingindo concentrações de até 3000 pg/mL nas formulações ZnO pura, ZnO:5Ca, ZnO:7Ca e ZnO:9Ca. Esses achados demonstram que baixas dopagens de cálcio preservam a atividade antimicrobiana direta do nanomaterial contra cepas multirresistentes. Ademais, o perfil de secreção de citocinas, sugere que o estímulo à IL-10 pode atenuar a resposta inflamatória.

Conclusão

As nanopartículas de óxido de zinco puras e com baixa dopagem de cálcio demonstraram eficaz atividade bactericida contra MRSA. Embora a combinação com penicilina tenha sido indiferente, a marcante indução da citocina anti-inflamatória IL-10 evidencia um promissor perfil imunomodulador e biocompatível, favorecendo potenciais aplicações biomédicas e o combate a superbactérias S. aureus, especialmente sua varável resistente (MRSA).

Palavras-chave

• nanomateriais
• multirresistência
• sinergismo