Antibacterial activity of free or nanoparticles-loaded violacein

Uma vez que violaceína - um composto com atividade antibiótica, aniparasitária e antitumoral - apresenta baixa solubilidade em água, nanopartículas poliméricas contendo esse composto podem aumentar a sua solubilidade em água e potencializar sua atividade biológica. Logo, o objetivo desse trabalho foi a obtenção e caracterização de nanopartículas poliméricas biocompatíveis de poli-D,L-(lactídeo-co-glicolídeo) 50:50 encapsulando violaceína para posterior avaliação de sua atividade antibacteriana in vitro e in vivo. As nanopartículas foram preparadas pelo método de nanoprecipitação e caracterizadas em termos físico-químicos (distribuição de tamanho e potencial Zeta), taxas de recuperação de polímero, eficiência de encapsulamento e cinética de liberação in vitro. Posteriormente, sua atividade antibacteriana foi testada frente a linhagens de Staphylococcus aureus (incluindo linhagens meticilina-resistentes e resistentes intermediárias a vancomicina) por ensaios de determinação de concentrações mínimas inibitórias, curvas de tempo morte e ensaios de interação com outros antibióticos. Por fim, avaliações da atividade antibacteriana in vivo foram realizadas contra uma linhagem de Staphylococcus aureus resistente a meticilina em modelo murino imunocomprometido (C3H Nude) e imunocompetente (Balb/C). A metodologia otimizada resultou em nanopartículas com diâmetro entre 116 e 139 nm, bem como carga superficial negativa. A eficiência de encapsulamento variou entre 84 e 90% e a taxa de recuperação do polímero foi de 93%. Pelos ensaios de cinética de liberação in vitro, observou-se que a violaceína encapsulada apresenta perfil de liberação sustentada até 160 h de análise nas condições experimentais analisadas. O sistema obtido apresentou atividade antibacteriana frente a cepas de Staphylococcus aureus e atividade não significativa frente à linhagens de enterobactérias Gram-negativas. O sistema apresentou atividade pelo menos duas vezes maior que a violaceína livre in vitro e in vivo. Por fim, foi observada uma interação aditiva entre o sistema e antibióticos ß-lactâmios e interação sinérgica quando combinado com inibidores de síntese proteíca.Since violacein - an antibiotic, antiviral and antiparasitic compound - exhibits poor solubility in water, polymeric nanoparticles containing this compound could improve its solubility in water and biological activities. Therefore, the aim of this work was the preparation and characterization of biodegradable and biocompatible poly-D,L-(lactide-co-glycolide) 50:50 nanoparticles loading violacein to further evaluation of their antibiotic activity in vitro and in vivo. The nanoparticles were prepared by nanoprecipitation method and characterized in terms of average diameter and Zeta potential, drug loading and polymer recovery, in vitro release kinetics, in vitro and in vivo antibacterial activity against Staphyloccocus aureus strains. Nanoparticles with diameter between 116 and 139 nm and negative-charged outer surface were obtained. Drug loading efficiency and polymer recovery were 87% and 93%, respectively. In vitro release kinetics assays showed that violacein loaded in these nanoparticles has sustained release profile until 5 days of analysis. The system exhibited antibacterial activity in vitro and in vivo against Staphylococcus aureus methicilin-resistant (MRSA) strains and no significant activity against Gram-negative Enterobacteriaceae. Nanoparticles-loaded violacein was at least two times more efficient as antibiotic compound than free violacein both in vitro and in vivo. Also, this system presented additive interactions when combined with ß-lactam antibiotics and strong synergic interactions when combined with protein synthesis inhibitors