Distribuição de estreptomicina ao cólon de rato por meio de nanofibras eletrofiadas

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 21503 (2022) Citar este artigo

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As nanofibras eletrospun carregadas com drogas são potenciais sistemas de transporte de drogas que podem otimizar o tratamento de doenças, reduzindo o impacto sobre os micróbios comensais. A viabilidade de nanofibras de pululano carregadas com estreptomicina fabricadas a partir de um procedimento de eletrofiação verde usando água como solvente foi avaliada. Conduzimos um estudo em ratos incluindo um grupo tratado com nanofibras carregadas com estreptomicina (STR-F, n = 5), um grupo tratado com concentrações semelhantes de estreptomicina na água potável (STR-W, n = 5) e um grupo não grupo controle tratado (CTR, n = 5). A estreptomicina foi carregada com sucesso em nanofibras e entregue por este veículo, o que minimizou a quantidade da droga liberada no compartimento ileal do intestino. A E. coli resistente à estreptomicina ingerida colonizou até 106 UFC/g de fezes, revelando um efeito seletivo da estreptomicina mesmo quando administrada nas baixas quantidades permitidas pela entrega baseada em nanofibras. O sequenciamento do amplicon 16S da microbiota indígena revelou efeitos diferenciais nos três grupos. Um aumento de Peptostreptococcaceae no ceco de animais STR-F pode indicar que a fermentação de nanofibras promoveu direta ou indiretamente o crescimento de bactérias dentro desta família. Nossos resultados elucidam propriedades relevantes de nanofibras eletrofiadas como um novo veículo para a entrega de antimicrobianos ao intestino grosso.

Os antibióticos são cruciais para controlar e prevenir infecções, mas também podem perturbar bactérias não-alvo no lúmen intestinal1,2,3. Os efeitos negativos das terapias antimicrobianas incluem a interrupção da microbiota intestinal comensal, bem como o desenvolvimento de bactérias resistentes a medicamentos3,4.

Os desenvolvimentos nas tecnologias de biomateriais forneceram transportadores avançados de medicamentos, como nanofibras, que podem ajudar a superar os desafios com a eficácia terapêutica dos medicamentos, reduzir o risco de desenvolver resistência antimicrobiana5,6 e potencialmente minimizar o impacto na microbiota intestinal.

Curiosamente, a entrega de drogas por carreadores nanoestruturados demonstrou características relevantes, como inibição eficiente do crescimento bacteriano e liberação sustentada7. Além disso, os sistemas de liberação de fármacos baseados em polissacarídeos, principalmente o pululano, estão atraindo mais atenção por serem atóxicos, estáveis, biocompatíveis e biodegradáveis8,9,10,11. A eletrofiação, que é um sistema simples e rápido de formação de nanofibras, está avançando na criação de novos tipos de nanoestruturas, incluindo folhas multicamadas12,13, nano-híbridas14,15 e nanofibras core-shell14,16. Diferentes estratégias potenciais de eletrofiação para manipular comportamentos de liberação de drogas para um efeito terapêutico melhorado foram recentemente revisadas17,18. Contra o amplo uso de nanofibras eletrofiadas para aplicações de entrega de drogas, vários sistemas baseados em nanofibras eletrofiadas envolvem solventes orgânicos no procedimento de fabricação6. Aqui, usamos um processo ecológico, incluindo pululano como biopolímero de qualidade alimentar e água como solvente. Pullulan é um polissacarídeo linear produzido a partir do fungo Aureobasidium pullulans e consiste em unidades do tipo maltotriose, ou seja, α-(1 → 6)-ligado com (1 → 4)-α-d-triglucosídeos19. Este padrão de ligação exclusivo leva a alta adesão e resistência à tração do pullulan20. Ao contrário de muitos outros polissacarídeos, o pululano se dissolve facilmente na água devido ao baixo grau de ligação de hidrogênio. Apresenta bom potencial de processamento para formar filmes e fibras e, devido à natureza não higroscópica, apresenta considerável resistência mecânica intermolecular8,19,21,22. Além disso, esse biopolímero é um carreador adequado para aplicações de liberação de fármacos devido às suas propriedades não mutagênicas, não cancerígenas, biodegradáveis, mucoadesivas e citoadesivas6,9,13.

Como a resistência antimicrobiana é uma das maiores ameaças globais à saúde pública, e atualmente estamos à beira de uma era pós-antibiótica23, a administração antimicrobiana específica do local é a preferida. Abordagens que aumentam a concentração local de antibióticos apenas nos locais onde se pretende que tenham efeito podem ser uma forma de reduzir o desenvolvimento de resistência aos medicamentos. Portanto, este estudo teve como objetivo descrever o impacto de nanofibras de pululana carregadas com estreptomicina ingeridas na comunidade bacteriana intestinal em ratos em comparação com a entrega de estreptomicina através da água potável. Além disso, o efeito seletivo em uma cepa bacteriana resistente ingerida foi avaliado.