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May 18, 2023

Materiais de bioengenharia com toxicidade antimicrobiana seletiva em biomedicina

Military Medical Research volume 10, Artigo número: 8 (2023) Citar este artigo 2474 Acessos 1 Citações 1 Detalhes de métricas altmétricas Uma correção para este artigo foi publicada em 12 de julho de 2023 Este

Pesquisa Médica Militar, volume 10, número do artigo: 8 (2023) Citar este artigo

2474 acessos

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Uma correção a este artigo foi publicada em 12 de julho de 2023

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Fungos e bactérias afligem os humanos com inúmeras infecções e doenças relacionadas a patógenos. A maioria dos agentes microbicidas comumente empregados tem como alvo microrganismos comensais e patogênicos sem discriminação. Para distinguir e combater as espécies patogénicas da microflora, foram desenvolvidos novos antimicrobianos que visam selectivamente bactérias e fungos específicos. As características da parede celular e os mecanismos antimicrobianos em que esses microrganismos estão envolvidos são destacados na presente revisão. Isto é seguido pela revisão do projeto de antimicrobianos que combatem seletivamente uma comunidade específica de micróbios, incluindo cepas de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, bem como fungos. Finalmente, são revistos os avanços recentes na estratégia de imunomodulação antimicrobiana que permite tratar infecções por microrganismos com alta especificidade. Esses princípios básicos permitirão ao leitor ávido projetar novas abordagens e compostos para aplicações antibacterianas e antifúngicas.

Embora os antibióticos tenham sido desenvolvidos para combater doenças infecciosas, a resistência microbiana continua a ser um desafio global consistente [1,2,3]. A resistência desenvolvida pelos microrganismos através dos seus sistemas de defesa ameaça a saúde humana ao gerar estirpes resistentes que escapam à erradicação até mesmo pelos antibióticos mais avançados [4]. Os antibióticos actualmente disponíveis para combater infecções microbianas estão a tornar-se rapidamente ineficazes devido ao desenvolvimento de estirpes microbianas resistentes aos medicamentos. Os nanomateriais antimicrobianos representam uma abordagem racional para combater micróbios resistentes a antibióticos [5, 6]. Uma estratégia ideal para enfrentar essas doenças desafiadoras é o desenvolvimento de materiais antimicrobianos inteligentes com toxicidade seletiva contra microrganismos infecciosos específicos [7]. Diante disso, diversas pesquisas foram dedicadas à bioengenharia de nanomateriais para ajustar e modificar sua atividade antibacteriana contra um patógeno específico. Assim, uma ampla gama de nanopartículas foi funcionalizada com compostos bioativos para trazer toxicidade seletiva contra bactérias e fungos. A toxicidade seletiva é a capacidade dos antimicrobianos de matar ou inibir micróbios deletérios apenas enquanto preservam a vitalidade das células hospedeiras ou do microbioma saudável [8].

A presente revisão resume o projeto de materiais inteligentes que visam seletivamente tipos específicos de microrganismos (Fig. 1). As características celulares dos micróbios, incluindo bactérias Gram-positivas, bactérias Gram-negativas e fungos, são apresentadas juntamente com uma discussão dos mecanismos antimicrobianos envolvidos no combate a estes microrganismos. Os leitores são então apresentados ao design de materiais avançados com seletividade. Além da morte microbiana direta usando nanomateriais inteligentes, também são resumidos os estudos mais recentes no tratamento de infecções por microrganismos através de modulações imunológicas. A aquisição de tal conhecimento oferecerá dicas importantes ao leitor apaixonado sobre o controle eficaz de infecções microbianas com alta seletividade e baixos efeitos colaterais.

Ilustração esquemática da toxicidade seletiva de um material para combater micróbios específicos. Os domínios de ligação à parede celular podem anexar e matar seletivamente bactérias patogênicas. Devido à presença do ligante ligado às nanopartículas de prata, a nanoplataforma pode se ligar especificamente ao patógeno como ligantes de direcionamento para discriminar cepas bacterianas e conferir desempenho antibacteriano seletivo

As bactérias são classificadas em cepas Gram-positivas e Gram-negativas. As membranas internas ou citoplasmáticas de ambos os grupos de bactérias são semelhantes; enquanto os envelopes celulares externos são significativamente diferentes, o que explica sua tolerância e suscetibilidade aos antimicrobianos. Essas diferenças explicam a necessidade de desenvolver estratégias distintas para sua erradicação [9, 10].