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TítuloZeolite-based nanomaterials for the control of opportunistic pathogenic microorganisms
Outro(s) título(s)Nanomateriais baseados em zeólitos para controlo de microrganismos patogénicos oportunistas
Autor(es)Guedes, Joana Catarina Fernandes
Orientador(es)Almeida Aguiar, Cristina
Neves, Isabel C.
Data2015
Resumo(s)Urinary tract infection (UTI) are one of the most common and prevalent infections. This infection is caused by some microorganisms, mainly Escherichia coli, Staphylococcus aureus (both bacteria) and Candida albicans (yeast). However, the excessive and constant use of antibiotics led to the emergence and dissemination of antibiotic-resistant bacteria, compromising the therapeutic treatments currently available. So, it is important to develop new strategies to combat the opportunistic pathogenic microorganisms towards to prevent such infections. In this context, the main aim of this work is to develop new, efficient and stable nanomaterials with antimicrobial activity based on porous zeolite structures. The NaA and ZSM-5 structures were chosen due to their ion exchange capacity, which allows introducing one or two metal ions of silver, zinc and/or copper species with antimicrobial activity. The first step of this work consisted in the preparation of monometallic and bimetallic nanomaterials by the introduction of metal ions into zeolite structure through ion exchange method in liquid phase. All nanomaterials are characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy coupled to an EDS system and the results show the presence of ions in the structures without modifications. The evaluation of the antimicrobial properties of the nanomaterials was studied using the principal microorganisms causing UTI: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Staphylococcus saprophyticus, Candida albicans, Candida tropicalis, Candida glabrata and Candida parapsilosis. Minimum inhibitory concentrations (MIC) and antimicrobial efficiencies were determinate for each pair zeolite-microbial strain. Microbial cultures in exponential and stationary phase of growth were compared and there were no significant differences between both. When the susceptibility of bacteria and yeasts was compared, it was found that bacteria are more sensitive than yeast. The antimicrobial tests demonstrated that the bimetallic nanomaterials prepared with zeolite NaA are more efficient, and Ag0.01Zn0.05A shows the best results with a MIC of 0.5 mg/mL for bacteria and higher than 2.0 mg/mL for the yeasts studied. The presence of two metals in the zeolite structure, one being silver, enhances the antimicrobial properties of these nanomaterials. In view of the results, these nanomaterials show promising properties for the control of opportunistic pathogenic microorganisms responsible for UTI.
As infeções do trato urinário (ITU) são uma das infeções mais comuns e prevalentes. Esta infeção é causada por alguns microrganismos como Escherichia coli, Staphylococcus aureus (bactérias) e Candida albicans (levedura). O uso excessivo e constante de antibióticos tem conduzido à emergência e disseminação de microrganismos resistentes, comprometendo os tratamentos atualmente disponíveis. Por isso, é importante desenvolver novas estratégias para combater os microrganismos patogénicos oportunistas no sentido de prevenir este tipo de infeções. Neste contexto, o presente trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de novos, eficientes e estáveis nanomateriais antimicrobianos baseados em estruturas porosas do tipo zeolítico. As estruturas NaA e ZSM-5 foram as escolhidas por terem a capacidade de troca iónica, permitindo a introdução de um ou dois iões metálicos de prata, zinco e/ou cobre, espécies que apresentam atividade antimicrobiana. O primeiro passo deste trabalho consistiu na preparação dos nanomateriais monometálicos e bimetálicos através da introdução dos iões metálico pelo método de troca iónica em fase líquida. De seguida, os nanomateriais foram caracterizados por Espetroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier, Difração de Raios X e Microscopia Eletrónica de Varrimento acoplado com EDS, comprovando a presença dos iões nas estruturas sem alterações. A avaliação das propriedades antimicrobianas foi estudada utilizando os microrganismos causadores de ITU, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Staphylococcus saprophyticus, Candida albicans, Candida tropicalis, Candida glabrata e Candida parapsilosis. A concentração mínima inibitória (MIC) e a eficiência antimicrobiana foram determinadas para cada par zeólito-estirpe microbiana. Culturas microbianas em fase estacionária e exponencial de crescimento foram comparadas, não existindo diferenças significativas entre ambas. Quando a suscetibilidade das bactérias e leveduras foi comparada, verificou-se que as bactérias são mais sensíveis que as leveduras. Nos ensaios antimicrobianos foi demonstrado que os nanomateriais bimetálicos preparados com o zeólito NaA são os mais eficientes, sendo que o Ag0.01Zn0.05A exibe os melhores resultados com um valor de MIC de 0.5 mg/mL para bactérias e superior a 2.0 mg/mL para as leveduras estudadas. A presença de dois metais, sendo um deles a prata, aumenta as propriedades destes nanomateriais. Perante os resultados, estes nanomateriais revelam propriedades bastante promissoras para o controlo de microrganismos patogénicos oportunistas responsáveis por ITU.
TipomasterThesis
DescriçãoDissertação de mestrado em Applied Biochemistry (área de especialização em Biomedicine)
URIhttp://hdl.handle.net/1822/41109
AcessorestrictedAccess
Aparece nas coleções:DBio - Dissertações de Mestrado/Master Theses
BUM - Dissertações de Mestrado

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