Estabilização estrutural e funcional de bacteriófagos e biopolímeros, para aplicação em sistemas de detecção bacteriana: estudo de caso com o bacteriófago DSM JG004, específico para Pseudomonas aeruginosa DSM 19880=

Trabalho apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas.Actualmente, as infecções associadas aos cuidados de saúde (IACS), ou nosocomiais, encontram-se muito difundidas e constituem importantes causas de morbilidade e mortalidade. Esta crescente problemática de saúde pública tem ainda um elevado impacto económico, tendo vindo a sofrer uma pressão continuada com o aumento da concentração de pessoas, envelhecimento populacional, maior frequência de alterações da imunidade e prevalência de doenças crónicas. Acresce-se o recurso a procedimentos de diagnóstico e terapêutica mais invasivos e o aparecimento de microrganismos progressivamente mais resistentes aos antibióticos químicos convencionais. Um dos microrganismos mais representativos desta situação é a bactéria Pseudomonas aeruginosa, à qual se encontram associadas a nível nacional aproximadamente 13% de todas as IACS. Esta bactéria tem evoluído ao longo dos anos, tendo-se tornado gradualmente mais resistente às opções antibioterapêuticas disponíveis e sendo considerada uma das seis bactérias mais perigosas a nível das infecções nosocomiais. O rastreio frequente dos reservatórios comuns associados a esta bactéria, assim como o rápido e direccionado diagnóstico deste microrganismo, constituem medidas de elevada importância epidemiológica para a prevenção e controlo das infecções a ela associadas. A elevada especificidade dos bacteriófagos para com uma determinada espécie bacteriana, associada ao seu curto ciclo de vida, fazem com que estes sejam úteis não só no tratamento (e erradicação) mas também na detecção desses mesmos microrganismos. Este trabalho de conclusão de ciclo de estudos teve como principal objectivo a estabilização estrutural e funcional do bacteriófago DSM JG004 numa matriz biopolimérica, com acção lítica específica sobre a estirpe bacteriana Pseudomonas aeruginosa DSM 19880, visando uma potencial aplicação futura ao nível de sistemas de detecção bacteriana em ambiente hospitalar. Foram desenvolvidas duas matrizes biopoliméricas (hidrogéis), nomeadamente à base de agar e de alginato de cálcio, incorporando no seu desenvolvimento uma suspensão do referido bacteriófago. A exposição posterior dos hidrogéis a um inóculo bacteriano de P. aeruginosa demonstrou a presença de fago viável, comprovada pela ocorrência de zonas de lise no tapete microbiano. As condições experimentais de gelificação/polimerização das matrizes biopoliméricas revelaram-se inócuas e não interferiram nem com a actividade do fago, nem com a da bactéria, tendo-se alcançado com sucesso a estabilização estrutural e funcional do fago. Ambas as matrizes encontram potencial aplicação tanto na detecção de uma ampla variedade de microrganismos responsáveis por infecções bacterianas, adaptando-se o bacteriófago estabilizado, como em sistemas de libertação controlada de fagos na terapêutica de infecções superficiais, alterando-se adicionalmente a espessura dessas mesmas matrizes. Today, infections associated with health care services (IACS), or nosocomial, are widespread and are major causes of morbidity and mortality. This growing public health problem also has a high economic impact, and has been under continuous pressure by several factors, viz. the increasing concentration of people, generalized aging of the population, more frequent changes in immunity and prevalence of chronic diseases, use of more invasive diagnostic and therapeutic procedures, and progressive emergence of microorganisms resistant to conventional chemical antibiotics. One of the most representative microorganisms in this scenario is the bacterium Pseudomonas aeruginosa, which alone is responsible for ca. 13% of all IACSs within the Portuguese territory. This bacterium has evolved over the years and has become progressively more resistant to the antibiotherapeutical options available, being considered one of the six most dangerous bacteria at the level of nosocomial infections. Screening of the common reservoirs often associated with this bacterium, as well as its rapid and specific diagnosis, constitute measures of high epidemiological importance for the prevention and control of infections associated therewith. The high specificity of bacteriophages to a particular bacterial species, associated with its short life cycle, makes them not only useful in the treatment (and eradication) but also in the detection of those microorganisms. This final work of conclusion of cycle of studies had as main objective the structural and functional stabilization of the bacteriophage DSM JG004 in a biopolymeric matrix, with specific lytic action against the bacterial strain Pseudomonas aeruginosa DSM 19880, aiming at a potential future application at the level of bacterial detection systems in hospital environments. Two biopolymeric matrices (hydrogels) have been developed, namely base agar and sodium alginate, incorporating in its development a suspension of said bacteriophage. Further exposure of hydrogels to a bacterial inoculum (bacterial lawn) of P. aeruginosa showed the presence of viable phage, as evidenced by the occurrence of zones of lysis in the microbial lawn. The experimental conditions of gelation / polymerization in the development of the biopolymeric matrices proved to be innocuous and did not interfere neither with the activity of the phage or the bacteria, thus allowing the successful attainment of structural and functional stabilization of the phage. Both polymeric matrices have a strong potential for application either in the detection of a wide variety of microorganisms responsible for bacterial infections, adapting only the bacteriophage to be stabilized, or in systems for the controlled release of phage in the phage therapy of superficial infections, further altering the thickness of those matrices