Phytomediated Green Synthesis of Mimosa pudica Silver Nanoparticle–Alginate– Curcumin Hydrogels: Sustainable Fabrication, pH-Responsive Drug Release, Antibacterial Activity and In Vitro Cytocompatibility

Resumo Técnico: Síntese Verde Fitomediada de Hidrogéis de Alginato–Curcumina com Nanopartículas de Prata de Mimosa pudica

Definição do Problema
As feridas crônicas, incluindo queimaduras e úlceras diabéticas, representam uma carga significativa para a saúde global devido à inflamação prolongada, suscetibilidade à infecção e má reepitelização. Embora a engenharia de tecidos ofereça uma estratégia transformadora utilizando suportes (scaffolds) biocompatíveis, os materiais ideais devem fornecer simultaneamente suporte estrutural, manter a umidade e possuir atividade antimicrobiana intrínseca. Embora o alginato de sódio (ALG) seja um biopolímero amplamente utilizado para a cicatrização de feridas, e a curcumina e as nanopartículas de prata (AgNPs) sejam conhecidas por suas propriedades bioativas, suas limitações individuais persistem. A curcumina sofre de baixa solubilidade aquosa e baixa biodisponibilidade, enquanto a síntese química convencional de AgNPs frequentemente envolve reagentes perigosos. Além disso, uma avaliação sistemática de um scaffold de alginato poroso liofilizado que incorpora simultaneamente AgNPs sintetizadas por via verde (utilizando Mimosa pudica) e curcumina, especificamente avaliada para a viabilidade e proliferação de queratinócitos humanos, não havia sido relatada anteriormente.

Metodologia
O estudo empregou uma abordagem de "síntese verde" para fabricar um novo scaffold de hidrogel ternário.

1. Síntese Verde de AgNPs: As nanopartículas de prata foram sintetizadas utilizando um extrato aquoso de folhas de Mimosa pudica (MPLE) como agente redutor e de revestimento (capping). A reação entre o nitrato de prata e o MPLE resultou na biorredução de Ag⁺ a Ag⁰, confirmada por uma mudança de cor de amarelo pálido para castanho escuro.
2. Fabricação do Scaffold: As AgNPs sintetizadas com MPLE foram dispersas em uma solução de alginato, seguida pela adição de uma solução estoque de curcumina. O composto ternário resultante foi moldado, liofilizado e reticulado usando cloreto de cálcio (CaCl₂) para formar um scaffold de hidrogel poroso. Um scaffold de controle binário (Alginato/AgNPs sem curcumina) também foi preparado para comparação.
3. Caracterização: Os scaffolds passaram por uma caracterização físico-química abrangente:
   • Óptica/Estrutural: Espectroscopia UV-Visível, FTIR, XRD e FESEM com EDAX foram utilizados para confirmar a formação de nanopartículas, estrutura cristalina, interações de grupos funcionais e morfologia.
   • Propriedades Físicas: Porosidade, comportamento de inchamento e taxas de degradação foram testados em PBS em pH 7,4 e pH 5,5.
   • Liberação de Fármaco: A liberação in vitro de curcumina foi monitorada para determinar a cinética e a responsividade ao pH.
   • Avaliação Biológica: A atividade antibacteriana foi avaliada contra E. coli, Streptococcus sp. e Bacillus cereus via difusão em ágar. A citocompatibilidade e a proliferação foram avaliadas utilizando células de queratinócitos humanos HaCaT via ensaio MTT (dias 1, 3 e 5) e microscopia de fluorescência Hoechst 33342.

Resultos Principais

• Propriedades Físico-Químicas: A espectroscopia UV-Visível confirmou a formação de AgNPs com um pico de Ressonância de Plásmon de Superfície (SPR) em 435 nm. A análise FTIR identificou interações de coordenação eletrostática entre os grupos carboxilato do alginato e a superfície das AgNPs. O XRD confirmou a estrutura cristalina de face centrada (fcc) das AgNPs dentro da matriz amorfa de alginato. O FESEM revelou AgNPs esféricas (aprox. 11,5 ± 2,3 nm) e uma arquitetura de scaffold macroporosa altamente interconectada, adequada para infiltração celular. O EDAX confirmou a integração bem-sucedida de todos os componentes, com a prata constituindo 31,59% em peso do scaffold final e a remoção eficaz de impurezas de cloreto.
• Inchamento e Liberação: O scaffold exibiu comportamento responsivo ao pH, mostrando um inchamento significativamente maior (419,05% em pH 5,5 vs. 342,85% em pH 7,4) e degradação acelerada sob condições ácidas. A liberação de curcumina seguiu um modelo cinético de ordem zero com transporte anômalo não-Fickiano, indicando uma liberação sustentada que é acelerada em ambientes ácidos típicos de feridas infectadas.
• Atividade Antibacteriana: Ambos os scaffolds demonstraram atividade antibacteriana contra cepas Gram-positivas e Gram-negativas. O scaffold carregado com curcumina apresentou consistentemente zonas de inibição maiores em comparação ao controle binário (ex: 10,5 mm vs. 9,7 mm contra Streptococcus sp.), sugerindo um efeito sinérgico entre a curcumina e as AgNPs.
• Citocompatibilidade: A avaliação in vitro com células HaCaT mostrou que ambos os scaffolds não foram citotóxicos. A viabilidade celular aumentou progressivamente ao longo de 5 dias. Notavelmente, o scaffold carregado com curcumina demonstrou maior viabilidade de queratinócitos (96,15% vs. 93,98% para o scaffold binário no dia 5) e cobertura celular mais densa na microscopia de fluorescência, confirmando a contribuição pró-proliferativa da curcumina.

Contribuições Principais e Significância
A principal contribuição deste trabalho é o desenvolvimento e a avaliação sistemática de um novo scaffold de hidrogel bioativo, totalmente natural, que integra AgNPs sintetizadas por via verde e curcumina em uma matriz de alginato de sódio. O estudo estabelece que:

1. Bioatividade Sinérgica: A combinação de AgNPs derivadas de Mimosa pudica e curcumina cria um efeito sinérgico, aumentando tanto a eficácia antibacteriana quanto a proliferação de queratinócitos em comparação com sistemas binários.
2. Entrega Direcionada: A natureza responsiva ao pH do scaffold permite uma liberação de fármaco e degradação aceleradas no microambiente ácido de feridas infectadas ou crônicas, facilitando a terapia direcionada.
3. Fabricação Sustentável: O uso de síntese verde mediada por plantas elimina o uso de reagentes químicos perigosos, enquanto a composição do scaffold (alginato, curcumina, AgNPs derivadas de plantas) garante a biodegradabilidade em metabólitos não tóxicos.

Conclusão
Os autores concluem que o scaffold Alginato/AgNPs–Curcumina é um candidato promissor para aplicações de engenharia de tecido de pele e cicatrização de feridas. O material combina com sucesso a proteção antimicrobiana com um ambiente de suporte para o crescimento celular, abordando os desafios duplos do controle de infecção e regeneração tecidual. O estudo posiciona este scaffold como um biomaterial sustentável e viável para a medicina regenerativa, sendo recomendado o trabalho futuro para incluir avaliações de cicatrização in vivo.