Derivados de indandionas: atividade antibiofilme e encapsulamento com β-ciclodextrina

Abstract

Biofilmes são uma comunidade bacteriana aderida a uma superfície inerte ou viva, e protegida por uma matriz de substâncias poliméricas extracelulares que permite o crescimento e sobrevivência das bactérias em ambientes hostis e confere maior resistência e tolerância a antimicrobianos e sanitizantes. Por se desenvolverem em uma variedade de superfícies, os biofilmes causam impactos significativos em diversas áreas, incluindo saúde e setor industrial. Visando o desenvolvimento de estratégias destinadas ao controle e remoção de biofilmes bacterianos este trabalho avaliou a capacidade de 19 derivados de indandionas, compostos que possuem um grupo metileno entre duas cetonas (β-dicetona), em afetar a formação de biofilmes e biofilmes pré-formados sobre diferentes bactérias. A concentração inibitória mínima dos compostos derivados da 2-(arilideno)-indan-1,3-diona foi superior a 160 µg/mL. Os ensaios antibiofilme foram realizados com os compostos na concentração de 100 µg/mL. Os compostos que mais inibiram a formação de biofilme foram Ap18 para S. aureus (66,2%), Ap28 para S. epidermidis (82,2%), Ap3 para E. coli (54,3%) e Ap25 para P. aeruginosa (70,8%). Após 6 horas, o composto Ap18 desfez em 53,5% o biofilme pré-formado de E. coli, mas tiveram fraca atividade sobre biofilmes pré- formados de P. aeruginosa, S. aureus e S. epidermidis. Ensaios de viabilidade celular, mostraram a baixa toxicidade dos compostos Ap8, Ap24 e Ap27. Numa tentativa de aumentar a solubilidade dos compostos visando a um aumento de atividade, foi realizada a síntese de um complexo de inclusão (CI) entre o derivado de indandiona Ap8 e a hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD), sendo calculada em 78,27% a eficiência de complexação. O CIAp8 reduziu a formação do biofilme de P. fluorescens 07A, isolado de leite cru refrigerado, em 53,6% e de S. aureus USA300, um clone pandêmico resistente à meticilina em 10,4%, diferentemente do composto puro Ap8, que não demonstrou atividade para essas bactérias. Para os demais biofilmes de modo geral a atividade do CIAp8 não foi superior ao composto Ap8 puro. O encapsulamento do composto Ap8 não diminuiu a sua citotoxicidade nas concentrações avaliadas. Em resumo, esse trabalho comprovou a atividade de derivados da 2-arilideno indan-1,3-diona sobre importantes patógenos bacterianos. Os resultados podem ser explorados para subsidiar a síntese de compostos mais eficazes e menos citotóxicos. Palavras-chave: Atividade antibiofilme. 2-arilideno indan-1,3-dionas. Complexo de inclusão.Biofilms are a bacterial community attached to an inert or living surface and protected by a matrix of extracellular polymeric substances. This protection allows the growth and survival of bacteria in hostile environments and provides greater resistance and tolerance to antimicrobials and sanitizers. Because they develop on a variety of surfaces, biofilms have significant impacts in several areas, including healthcare and the industrial sector. Aiming at the development of strategies for the control and removal of bacterial biofilms, this work evaluated the ability of nineteen 2-arylidene indan-1,3-diones to affect the formation of biofilms and preformed biofilms on different bacteria. The minimum inhibitory concentration (MIC) of the compounds was higher than 160 µg/mL and antibiofilm assays were performed at a concentration of 100 µg/mL. The compounds that most inhibited biofilm formation were Ap18 for S. aureus (66.2%), Ap28 for S. epidermidis (82.2%), Ap3 for E. coli (54.3%), and Ap25 for P. aeruginosa (70.8%). After 6 hours, Ap18 disrupted the preformed biofilm of E. coli by 53.5% but had weak activity on the preformed biofilms of the other bacteria. Cell viability assays showed the low toxicity of compounds Ap8, Ap24 and Ap27. In an attempt to increase the solubility of the compounds, aiming at an increase in activity, the synthesis of an inclusion complex (CI) between the indandione derivative Ap8 and hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) was performed, being calculated at 78.3 % the complexation efficiency. CIAp8 reduced the biofilm formation of P. fluorescens 07A, isolated from refrigerated raw milk, by 53.6% and of S. aureus USA300, a methicillin- resistant pandemic clone by 10.4%, unlike the pure compound Ap8, which showed no activity for these bacteria. For the other biofilms, in general, the CIAp8 activity was not superior to the pure compound Ap8. The encapsulation of the compound Ap8 did not decrease its cytotoxicity at the concentrations evaluated. In summary, this is the first work that demonstrated the antibiofilm activity of 2-arylidene indan-1,3-diones derivatives on important bacterial pathogens. The results can be explored to support the synthesis of more effective and less cytotoxic compounds. Keywords: Antibiofilm activity. 2-arylidene indan-1,3-diones. Inclusion complex.