Desenvolvimento e avaliação de atividades biológicas in vitro e in vivo de micro- e nanopartículas de prata obtidas por síntese verde utilizando plantas do Cerrado

Abstract

Síntese verde é o nome dado às rotas de síntese relativamente atóxicas, que utilizam reagentes químicos biodegradáveis e de custo baixo para sintetizar nanomateriais, tendo como iniciador da rota, um componente biológico, dentre eles as plantas. O Cerrado possui uma vasta diversidade de plantas compostas por arsenais fitoquímicos que podem ser explorados na síntese verde de nanopartículas metálicas (NPMs). Dentre os metais utilizados para a síntese de NPMs, a prata tem sido amplamente utilizada devido às suas diversas propriedades, dentre elas a atividade antimicrobiana de amplo espectro. O objetivo deste estudo foi o desenvolvimento de rotas exploratórias de síntese verde para produção de micro- e nanopartículas de prata (AgMPs e AgNPs) utilizando 91 extratos aquosos obtidos a partir de fruto (cajuzinho do Cerrado) e/ou folhas de plantas do Cerrado. O monitoramento da formação de AgNPs por espectroscopia de absorção indicou potencial redutor do extrato obtido a partir do fruto/nozes de Anacardium othonianum como uma função da temperatura de reação. As AgNPs sintetizadas apresentaram tamanhos variados; índices de polidispersividade (PdI) moderados; potencial Zeta de superfície baixo a moderado; formato esférico; e ausência de efeito citotóxico pronunciado para leveduras Saccharomyces cerevisiae. Dos extratos obtidos a partir das folhas de 90 espécies de plantas pertencentes a 41 diferentes famílias, ~77% foram capazes de reduzir expressivamente Ag+ em Ag0, formando partículas. As AgNPs e AgMPs apresentaram diâmetros hidrodinâmicos variados com 61% das suspensões coloidais apresentando estruturas dentro da faixa nanométrica (10 a 100 nm); PdI variado, sendo 40% indicativo de monodispersão (0,1 a 0,3); potencial Zeta negativo variável, sendo que 87% foram coloidalmente portadoras de instabilidade incipiente (-10 a -30 mV). Todas as partículas inibiram in vitro o crescimento de bactérias Escherichia coli em concentrações micromolares, e apenas 66,67% inibiram o crescimento de Staphylococcus aureus, sendo mais efetivas contra bactérias Gram-negativas em relação a bactérias Gram-positivas. A rota de síntese desenvolvida com extrato aquoso das folhas de Caryocar brasiliense (CbC - Pequi) foi selecionada com base em critérios racionais para dar continuidade e aprofundamento a estudos confirmatórios. As AgNPs produzidas por essa rota (AgNPs-CbC) se mostraram altamente reprodutíveis (pequena variação entre lotes e época de coleta das folhas), estáveis (pelo menos 1,5 anos), passíveis de escalonamento (5-500 mL) e de serem dissolvidas em condições controladas (peróxido de hidrogênio). Além disso, foi possível identificar alguns dos compostos possivelmente relacionados ao processo de redução e estabilização das AgNPs-CbC, dentre os quais estão flavonoides, taninos e outros compostos orgânicos. Ensaios in vitro demonstraram que as AgNPs-CbC inibiram o crescimento de leveduras Candida albicans, e foram mais efetivas contra bactérias Escherichia coli (Gram-negativa) do que Staphylococcus aureus (Grampositiva). Ensaios de viabilidade celular indicaram diminuição da viabilidade de células de fibroblastos murino (NIH3T3) (14,6%), células de câncer de mama humano (MCF-7) (24,4%), macrófagos peritoneais murinos (C57Bl/6) (51,5%) e células de insetos (Sf21) (65%); e apresentaram taxa hemolítica baixa (1,5%) quando expostas às AgNPs-CbC na concentração de 100 μM. As AgNPs-CbC apresentaram efeito nematicida contra Caenorhabditis elegans e Meloidogyne incognita em concentrações muito mais baixas do que as observadas para outros organismos; e não indicaram feitos toxicológicos sob os pontos de vista anatômicos e bioquímicos em plantas Nicotiana tabacum. Ensaios in vivo controlaram em 85% a infestação por M. incognita em plantas de tabaco sem alterar os parâmetros anatômicos e bioquímicos (clorofila e peroxidação lipídica). Adicionalmente, as AgNPs-CbC em concentração de 64 μM administradas por via intravenosa em camundongos não desencadearam alterações nos perfis hematológicos (hemograma e leucograma), bioquímicos [gama glutamil transpeptidase (GGT), aspartato aminotransferase (AST), alanina aminotrasferase (ALT), bilirrubina total (TBIL) e lipidograma] e morfológicos (fígado, baço, rim e pulmão). Um método racional, comparativo e em etapa única foi desenvolvido para síntese de partículas de prata utilizando extratos obtidos a partir de plantas do Cerrado, sendo que o método e abordagens apresentadas direcionam para um alto potencial biotecnológico dessa plataforma sustentável de para produção de nanomateriais.