Síntese de péptidos antimicrobianos e imobilização em estruturas microfibrosas produzidas por wet-spinning com potencial para o tratamento de feridas cutâneas

Abstract

O crescente surgimento e desenvolvimento de feridas crónicas tem-se tornado um problema grave a nível mundial. Com o aumento da esperança média de vida e o envelhecimento da população, a incidência de doenças venosas e arteriais, que levam ao aparecimento destas feridas tende a agravar se, sendo já considerado pela Organização Mundial de Saúde uma epidemia global. Estas feridas não estão somente associadas a uma diminuição drástica da qualidade de vida dos pacientes, como também a graves infeções, desregulações do sistema imunitário e até à morte. A aplicação de péptidos antimicrobianos e/ou imunoregulatórios no tratamento destas feridas surge como uma alternativa de elevado potencial para ultrapassar estas dificuldades. Neste trabalho foram sintetizados através da técnica de síntese peptídica em fase sólida os péptidos AAPV, dotado de capacidades para regular a atividade da elastase de neutrófilos humanos (HNE), demasiado elevada em feridas crónicas, e o péptido CW49, capaz de estimular a fase de angiogénese e de diminuir a prolongada ação inflamatória também característica das feridas crónicas. Os péptidos foram estruturalmente caracterizados por ressonância magnética nuclear, espectrometria de massa com ionização por electrospray e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier por refletância total atenuada. A sua pureza foi confirmada por cromatografia líquida de alta eficiência. Foram produzidas por wet-spinning fibras com estrutura co-axial. A camada externa foi construída com alginato de sódio (2% m/v) combinado com N-carboximetilquitosano (ao dobro da sua concentração mínima bactericida estabelecida contra a bactéria Staphylococcus aureus), um polímero responsivo a pH neutro e básico, e um núcleo por policaprolactona (10% m/v) e o péptido AAPV (a 1,5 µg/mL, concentração que garante mais de 40% de inibição da HNE). As fibras foram quimicamente e morfologicamente avaliadas por ATR-FTIR e microscopia ótica de campo claro, o seu grau de hidratação e perfil de degradação a 28 dias estudados e a sua capacidade de inibir a HNE assim como a sua atividade antimicrobiana contra S. aureus confirmadas. Os dados recolhidos demonstraram o potencial das fibras co-axiais de SA-NCMC-PCL-AAPV para o desenvolvimento de uma nova geração de pensos bioativos para o tratamento de feridas crónicas.

The emergence and development of chronic wounds has become a huge problem worldwide. With the increase in average life expectancy and consequent ageing populations, the frequency of venous and arterial diseases, that lead to the appearance of this wounds tends to get worse. It is already considered a global epidemic by the World Health Organization. These wounds are not just associated to a drastic decrease of patient life quality, they are also associated to serious infections, immune system dysregulations and even dead. The application of antimicrobial peptides emerges as an alternative to overcome these difficulties with high potential. In this work, the peptides AAPV, with the ability to regulate the human neutrophil elastase (HNE) activity, too high in chronic wounds, and the CW49 peptide, capable of stimulating the angiogenesis and decreasing the prolonged inflammatory stage characteristic of chronic wounds, were synthesized by solid phase peptide synthesis. The peptides were structurally characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy, electrospray ionization mass spectrometry and Fourier transform infrared spectroscopy– attenuated total reflectance, and its purity accessed by high performance liquid chromatography. Coaxial fibers were produced by wet-spinning techniques, with the external layer constituted by sodium alginate (2% w/v) and N-carboxymethyl chitosan (at the double of its minimum bactericidal concentration stablished against Staphylococcus aureus), a responsive polymer to neutral-basic pH, and a core of polycarolactone (10% w/v) and AAPV peptide (at 1.5 µg/mL, the concentration that ensures more than 40% inhibition of HNE). The fibers were chemically and morphologically characterized by ATR FTIR and brightfield microscopy, its swelling degree and degradation profile at 28 days studied and its capacity of HNE inhibition as well as its antibacterial activity against S. aureus confirmed. Data showed the potential of SA-NCMC-PCL-AAPV coaxial fibers in the development of a new generation of bioactive wound dressings.