Investigating the effect of antibiotic-containing niosomes on amoxicillin- and metronidazole- resistant bacteria isolated from dental abscesses

Resumo Técnico: Investigação do Efeito de Niosomas Contendo Antibióticos sobre Bactérias Resistentes a Amoxicilina e Metronidazol Isoladas de Abscessos Dentários

Definição do Problema
Os abscessos dentários são doenças infecciosas orais prevalentes, frequentemente causadas por uma mistura de bactérias aeróbicas e anaeróbicas, incluindo espécies de Streptococcus, Prevotella e Staphylococcus. O tratamento dessas infecções é complicado pela prescrição excessiva de antibióticos e a subsequente emergência de cepas resistentes a antibióticos. Especificamente, a resistência a agentes comuns de primeira linha, como amoxicilina e metronidazol, representa um desafio clínico significativo. Embora os niosomas (vesículas de surfactantes não iônicos) sejam conhecidos por sua biocompatibilidade, estabilidade e capacidade de fornecer liberação controlada de fármacos, sua eficácia específica contra isolados resistentes a antibióticos de abscessos dentários permanece subexplorada. Este estudo aborda a necessidade de sistemas de entrega alternativos para aumentar a eficácia terapêutica de antibióticos existentes contra patógenos dentários resistentes.

Metodologia
O estudo empregou uma abordagem de múltiplos estágios envolvendo isolamento bacteriano, síntese de nanocarregadores e caracterização físico-química e biológica:

1. Isolamento e Identificação Bacteriana: Amostras de swab foram coletadas de 20 pacientes adultos com abscessos dentoalveolares. Os isolados foram cultivados em ágar sangue e triados quanto à resistência à amoxicilina e ao metronidazol usando o método de difusão em disco (diretrizes CLSI 2023). Dois isolados resistentes foram identificados via sequenciamento do gene 16S rRNA e análise BLAST como Enterococcus faecalis e Staphylococcus epidermidis.
2. Formulação de Niosomas: Niosomas carregando antibióticos foram sintetizados utilizando o método de hidratação de filme fino. A formulação utilizou uma proporção molar de 2:2:1 para Tween 60, Span 60 e colesterol, respectivamente. O filme lipídico foi hidratado com tampão de fosfato salino (PBS) contendo o antibiótico específico (amoxicilina ou metronidazol) e subsequentemente sonicado para garantir a uniformidade e reduzir o tamanho das partículas. Niosomas vazios serviram como controles.
3. Caracterização Físico-Química:
   • Morfologia: Analisada via Microscopia Eletrônica de Varredura de Emissão de Campo (FE-SEM).
   • Tamanho e Estabilidade: O tamanho da partícula (Z-average), o Índice de Polidispersão (PDI) e o potencial Zeta foram medidos usando Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e um Zetasizer.
   • Cinética de Liberação de Fármacos: Os perfis de liberação in vitro foram avaliados usando o método de membrana de diálise a 37°C durante 78 horas. Os dados de liberação foram ajustados aos modelos cinéticos de ordem zero, primeira ordem, Higuchi e Korsmeyer-Peppas.
4. Avaliação Antimicrobiana: A Concentração Inibitória Mínima (CIM) e a Concentração Bactericida Mínima (CBM) das formulações niosomais foram determinadas contra os isolados resistentes usando o método de microdiluição em caldo Mueller-Hinton e comparadas com formulações de antibióticos livres.

Principais Resultados

• Identificação de Isolados: De nove isolados totais, dois foram confirmados como multirresistentes: Enterococcus faecalis e Staphylococcus epidermidis, ambos resistentes à amoxicilina e ao metronidazol.
• Propriedades Físico-Químicas: Os niosomas sintetizados eram esféricos com superfícies lisas.
  • Potencial Zeta: Medido em aproximadamente −38,2 mV (amoxicilina) e −56,3 mV (metronidazol), indicando boa estabilidade coloidal.
  • Tamanho de Partícula: O Espalhamento de Luz Dinâmico detectou diâmetros de 240,6 nm para niosomas de amoxicilina e 277,5 nm para niosomas de metronidazol.
  • Polidispersão: Os valores de PDI foram 0,839 e 0,760, respectivamente, indicando uma distribuição de tamanho relativamente homogênea.
• Perfis de Liberação de Fármacos: A cinética de liberação seguiu um modelo de primeira ordem. As formulações niosomais demonstraram liberação controlada em comparação com os fármacos livres. Nas primeiras 8 horas, a amoxicilina livre liberou 45% versus 30% dos niosomas; o metronidazol livre liberou 60% versus 40% dos niosomas. Após 78 horas, as formulações livres atingiram ~100% de liberação, enquanto os niosomas retiveram uma parte do fármaco (70% e 75% de liberação para amoxicilina e metronidazol, respectivamente), confirmando um mecanismo de liberação sustentada.
• Eficácia Antimicrobiana: O sistema de entrega niosomal aumentou significativamente a potência antibacteriana:
  • Amoxicilina: Reduziu a CIM em 2 vezes contra ambas as cepas. Reduziu a CBM em 4 vezes contra E. faecalis e 2 vezes contra S. epidermidis.
  • Metronidazol: Reduziu tanto a CIM quanto a CBM em 2 vezes contra E. faecalis e em 4 vezes contra S. epidermidis.
  • Niosomas vazios não mostraram atividade antibacteriana, confirmando que o efeito se deveu aos antibióticos encapsulados.

Significância e Alegações
Os autores concluem que os niosomas encapsulando amoxicilina e metronidazol oferecem uma estratégia viável para combater abscessos dentários resistentes a antibióticos. O estudo alega que este sistema de entrega reduz efetivamente os valores de CIM e CBM (em 2 a 4 vezes) em comparação com antibióticos livres, sugerindo que doses mais baixas poderiam alcançar eficácia terapêutica, potencialmente reduzindo os efeitos colaterais. Além disso, o perfil de liberação controlada evita a liberação rápida do fármaco, mantendo níveis terapêuticos por períodos mais longos. O artigo propõe estes niosomas como um tratamento potencial alternativo ou complementar para infecções dentárias resistentes a drogas, pendente de estudos clínicos adicionais. O trabalho destaca o papel do colesterol e dos surfactantes não iônicos na estabilização da membrana do vesículo e na melhoria da retenção do fármaco, aumentando assim o índice terapêutico geral dos antibióticos.