Uso del exopolisacárido de Rhodotorula mucilaginosa UANL-001L como agente estabilizador en la síntesis de nanopartículas metálicas para la obtención de compuestos híbridos con actividad antimicrobiana y antibiofilm

Garza Cervantes, Javier Alberto (2019) Uso del exopolisacárido de Rhodotorula mucilaginosa UANL-001L como agente estabilizador en la síntesis de nanopartículas metálicas para la obtención de compuestos híbridos con actividad antimicrobiana y antibiofilm. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El consumo global de los antibióticos ha causado que los microorganismos estén sometidos bajo un estrés selectivo que los obliga a adaptarse a estas nuevas condiciones de vida que contienen altas concentraciones de antibióticos, por lo cual emergen cepas bacterianas con variedad de resistencias a diferentes familias de estos fármacos. Recientemente se ha estudiado el uso de nanopartículas metálicas en esta área, ya que poseen efecto antimicrobiano, tanto contra cepas silvestres como resistentes, que las convierten en candidatos potenciales para su uso como agentes terapéuticos; adicionalmente los exopolisacáridos microbianos se han utilizado en la síntesis de nanopartículas para mejorar su biocompatibilidad, reduciendo así el riesgo de utilizarlos en una variedad de aplicaciones. En el presente trabajo se realizó la síntesis de nanopartículas metálicas, de Cu, Ni y Zn, utilizando el exopolisacárido de la levadura Rhodotorula mucilaginosa UANL-001L, una cepa aislada en la región noreste del estado, como agente estabilizante, así como ácido ascórbico como agente reductor, con el fin de obtener compósitos antimicrobianos que posean la capacidad de inhibir el crecimiento y la producción de biofilm de dos cepas clínicas resistentes a antibióticos aisladas de pacientes internados en un hospital del municipio de Monterrey. Estableciendo un diseño de experimentos 33, que incluía 3 concentraciones a probar de cada componente (sal metálica, exopolisacárido y ácido ascórbico) se logró sintetizar nanopartículas estables de NiO y ZnO, se caracterizaron mediante diferentes técnicas observando los plasmones de resonancia de superficie característicos para estos metales, mediante espectrofotometría infrarroja se observó que las nanopartículas se encuentran en la red polimérica del exopolisacárido utilizado, mediante microscopía electrónica se determinó un tamaño de partícula de 26 y 8 nm para las nanopartículas de Ni y Zn, respectivamente, sintetizadas en la matriz del EPS. Dos cepas bacterianas resistentes a antibióticos, S. aureus y P. aeruginosa, fueron utilizadas para conocer la actividad antimicrobiana de los compósitos obtenidos. Utilizando el compósito que contiene nanopartículas de NiO se logró inhibir tanto el crecimiento como la producción de biofilm de la cepa grampositiva a una concentración de 3 mg/mL, así como a la cepa gramnegativa a una concentración de 2 mg/mL. Mientras que el compósito que contiene las nanopartículas de ZnO solo logró inhibir el crecimiento de la cepa grampositiva a una concentración de 1 mg/mL, siendo incapaz de inhibir el crecimiento de la cepa gramnegativa ni la producción de biofilm de ambas cepas. El compósito que contiene las nanopartículas de NiO fue utilizado en combinación con diferentes antibióticos con el fin de conocer si es capaz de potenciar el efecto de los mismos. Utilizando combinaciones de concentraciones menores a la inhibitoria se observó que este compósito es capaz de potenciar el efecto inhibitorio de los antibióticos ampicilina, kanamicina y cloranfenicol contra la cepa grampositiva, así como el efecto inhibitorio de kanamicina, cloranfenicol y ciprofloxacino contra la cepa gramnegativa. De manera similar se utilizaron combinaciones del compósito y antibióticos para conocer si es capaz de inhibir la producción de biofilm, observando que este efecto inhibitorio es nulo. Con el fin de conocer la posibilidad de utilizar los compósitos para tratamiento de infecciones se determinó la toxicidad in vivo, vía oral, de ambos compósitos, así como del exopolisacárido sin modificar. Se encontró que los tres compuestos a una concentración mayor a las inhibitorias encontradas no posee efecto tóxico, evidenciado por la falta de diferencia significativa en los valores de parámetro renales determinados. En base a los resultados obtenidos se puede concluir que el compósito de exopolisacárido que contiene nanopartículas de NiO es un buen candidato para utilizarse como agente antimicrobiano en el tratamiento de infecciones causadas por Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa al poseer la capacidad de inhibir tanto el crecimiento como la producción de biofilm, así como no presentar toxicidad vía oral en ratas Wistar.

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