Propriedades antimicrobiana e antitumoral in vitro de nanofibras de titânio contendo nanopartículas de prata produzidas por fiação por sopro em solução

Abstract

A nanotecnologia é um campo multidisciplinar, responsável por inovações no que se refere à prevenção e combate de diversas doenças, incluindo o diagnóstico e terapia de combate ao câncer. O objetivo geral do estudo foi produzir nanofibras de dióxido de titânio dopadas com nanopartículas de prata (Ag/ TiO₂), utilizando a técnica de fiação por sopro em solução (SBS), verificar as propriedades microestruturais e físicas das nanofibras produzidas, além de investigar in vitro a sua atividade antimicrobiana e antitumoral. As nanofibras de Ag/TiO₂ foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), adsorção/dessorção de N₂, difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), ângulo de contato e espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente (ICP-AES). Além disso, foi avaliada in vitro a atividade antimicrobiana das nanofibras, através da técnica de difusão em disco, frente a Staphylococcus aureus (ATCC25923), Enterococcus faecalis (ATCC 14506) e Escherichia coli (ATCC 25922). A atividade citotóxica em linhagens de carcinoma escamoso oral de murino (AT-84) e de macrófagos (ATCC RAW 264.7) foi verificado, através da avaliação da morfologia celular (microscopia de contraste de fase), após 72 e 120h (linhagem tumoral) e 24h (macrófagos), em contato com 5 e 50mg.ml-1 das nanofibras. A capacidade de migração da linhagem tumoral foi observada, através do teste de ferida, após contato por 48h, com 5 e 50mg.ml⁻¹ das nanofibras. Por fim, a expressão gênica de mTrp53, mMyc, mCasp8, mCasp9, mBax, mBcl2 e mGapdh, através da reação em cadeia da polimerase em tempo real, foi investigada. As nanofibras de TiO₂ com nanopartículas de prata (diâmetro médio de 15nm) foram produzidas com sucesso e apresentaram estrutura cristalina compatível com a fase do rutilo, além de característica mesoporosa e super-hidrofílica. A liberação de íons Ag⁺ nas concentrações de 5 mg.mL⁻¹ e 50 mg.mL⁻¹ de nanofibras de Ag/TiO₂ foi próxima a 0,08 μg.mL⁻¹ e 0,18 μg.mL⁻¹, respectivamente. Além disso, as nanofibras produzidas apresentaram atividade antimicrobiana contra os microrganismos Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis e Escherichia coli. A citotoxicidade em macrófagos e em células tumorais foi dependente da dose das nanofibras utilizada. A concentração de 5 mg.mL⁻¹ gerou supressão parcial da proliferação e da migração de células tumorais, enquanto a concentração de 50 mg.mL⁻¹ resultou em inibição completa da proliferação e migração de células AT-84. Foi observado um aumento na expressão dos genes mbax, mMyc e mTrp53 para as células AT-84 e para os macrófagos após a exposição a nanofibras de Ag/ TiO₂, bem como redução na expressão do gene mBcl2 para ambas as linhagens celulares testadas, indicando que as nanofibras de Ag/ TiO₂ inibem o mecanismo celular por apoptose. A atividade antimicrobiana e antitumoral de nanofibras produzidas foram provavelmente resultado da combinação de sua dimensão nanométrica, alta reatividade superficial, interação atômica entre dióxido de titânio e a prata, com transferência de elétrons na interface metal-semicondutor e produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), além da atividade biológica dos íons de prata liberados. Os resultados obtidos sugerem o potencial de uso das nanofibras produzidas na terapia local antimicrobiana e antitumoral.