Contra infecção hospitalar: Filamentos microscópicos de prata combatem bactérias e fungos

© FOTOS: LIEC/UNESP

Bastões de prata que só podem ser vistos em potentes microscópios eletrônicos apresentaram ação contra a bactéria Staphylococcus aureus,resistente ao antibiótico meticilina e conhecida como Sarm, responsável por infecções hospitalares. “Foi por acaso que encontramos esses bastões de prata crescendo espontaneamente em uma amostra de tungstato de prata [Ag₂WO₄]”, diz o professor Elson Longo, do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Araraquara, no interior paulista. “Estávamos estudando uma nova rota de produção do tungstato de prata, um composto de prata e tungstênio, para análise desse material, que é um cristal semicondutor, até possivelmente como esterilizante, e o colocamos num microscópio de emissão de campo elétrico por varredura e vimos o bastão, mas achávamos que o equipamento estava com defeito e fomos para outro microscópio, o de transmissão, e constatamos o mesmo fenômeno”, diz Longo, que também é o coordenador do Centro de Pesquisa para o Desenvolvimento de Materiais Funcionais, um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid) da FAPESP.

“É uma nova geração de material bactericida”, diz Longo. Os testes biológicos coordenados pelo professor Carlos Eduardo Vergani, da Faculdade de Odontologia da Unesp em Araraquara, mostraram resultados promissores também contra fungos. “Os fungos são compostos por moléculas maiores e muitos apresentam resistência aos fungicidas convencionais. Conseguimos bons resultados em experimentos com aCandida albicans e estamos testando em outras espécies”, diz a professora Ana Machado, da equipe coordenada por Vergani. “Evidenciamos ainda que o crescimento de filamentos de prata no tungstato potencializou a capacidade do material de combater a proliferação de Sarm, resultando na redução em quatro vezes da quantidade da substância necessária para eliminar esse microrganismo”, diz Ana.

A novidade traz mais uma vez o uso da prata como um potente e natural material bactericida. Ela é utilizada para esse fim desde a antiguidade. A explicação científica para esse uso está relacionada às cargas elétricas ou radicais livres presentes no metal que alteram as moléculas de DNA e interagem com as membranas celulares levando a danos nos microrganismos. “Mas não existe na literatura nada que se assemelhe ao que encontramos: um material se formando de dentro de outro material”, diz Longo. “Jogamos partículas – que são elétrons presentes em maior quantidade e energia no microscópio de transmissão – no tungstato de prata e foram gerados espontaneamente filamentos apenas de prata, como se fosse uma semente de feijão que brota depois de ser enterrada na terra”, diz Longo. “Normalmente se você tem um material composto, por exemplo, o cloreto de prata, e fazemos algo para decompô-lo, o resultado são dois elementos separados, cloro e prata”, explica. “Ainda não sabemos exatamente o que acontece na prata do tungstato, estamos fazendo cálculos teóricos para entender melhor o fenômeno. Sabemos que existem uma desordem e ordem dos clusters de prata que se decompõem formando prata metálica e se movimentam para a superfície dentro do cristal de tungstato de prata, e formam fios que se consolidam em algumas partes do material.” O tamanho dos filamentos vai de micrômetros (da ordem de 1 milímetro dividido por mil) no comprimento a nanômetros (equivalente a 1 milímetro dividido por 1 milhão) na largura.

Repasse para a indústria

Os filamentos de prata do tungstato não servem para compor medicamentos, e sim para serem incorporados a metais, plásticos ou outros materiais. Nos atuais usos, a prata sozinha é aplicada como bactericida em instrumentos cirúrgicos, máquinas de lavar, geladeiras e filtros, por exemplo. O grupo coordenado por Longo faz parte também do Instituto Nacional de Ciências e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia, apoiado pela FAPESP e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico Tecnológico (CNPq). O trabalho com nanopartículas de prata é desenvolvido há mais de uma década em parceria pelos grupos dos professores Longo, antes na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), e José Arana Varela, da Unesp, atual diretor-presidente da FAPESP. Os avanços tecnológicos com essas nanopartículas conquistados pelos dois grupos foram repassados para a empresa Nanox (ver Pesquisa FAPESP n° 187), uma star-up dos laboratórios da Unesp e da UFSCar, que produz e vende material formado por nanopartículas de prata para dotar de propriedades bactericidas e autoesterilizantes uma série de produtos como purificadores de água, secadores de cabelo, tintas, embalagens de alimentos, cerâmicas e instrumentos cirúrgicos.

O novo material, apresentado na edição de abril da edição Scientific Reports da revistaNature, também demonstra outra atividade: uso na decomposição de matéria orgânica em efluentes industriais ou águas de rios e riachos. “Testamos os filamentos com rodamina B, um composto químico vermelho que não perde a cor facilmente e é usado em testes internacionais em experimentos de produtos usados em tratamento de água”, diz Longo. “Com os bastões de prata conseguimos em 30 minutos degradar a rodamina em água e dióxido de carbono [CO₂] em ambiente com luz solar porque os filamentos também são fotoluminescentes e reagem com o corante ajudando a degradá-lo. Os produtos atuais fazem a rodamina ser decomposta em mais de uma hora.” Outra vantagem nesse processo é que os bastões de prata do tungstato podem ser reutilizáveis. Agora os pesquisadores, além de entender melhor o fenômeno, estão escrevendo patentes sobre os usos dos bastões de prata do tungstato.

Projetos

1. Centro de Pesquisa para o Desenvolvimento de Materiais Funcionais (n° 2013/07296-2); Modalidade: Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid); Coord. Elson Longo/Unesp; Investimento: R$ 1.184.793,34 e US$ 1.060.186,89 por ano (FAPESP).

2. Instituto Nacional de Ciências dos Materiais em Nanotecnologia (n° 2008/57872-1);Modalidade: Projeto Temático/INCT; Coord. Elson Longo/Unesp; Investimento:R$ 838.500,00 e US$ 772.295,09 (FAPESP).

Artigo científico

Longo, E. et al. Direct in situ observation of the electron-driven synthesis of Ag filaments on alpha-Ag2WO4 crystals. Scientific Reports. v. 3, n° 1.676. abr. 2013.

Fonte: Revista Fapesp edição 212 / 2013

Por: Marcos de Oliveira

Tecnologia brasileira aumenta prazo de validade de alimentos

 

Empresa criada por pesquisadores obtém registro para comercializar nos Estados Unidos materiais bactericidas aplicáveis em embalagens plásticas. Consultoria do MIT prepara entrada da Nanox no mercado norte-americano

 Agência FAPESP – A Nanox obteve o registro da Food and Drug Administration (FDA), agência regulamentadora de alimentos e fármacos dos Estados Unidos, para comercializar materiais bactericidas para aplicação em embalagens plásticas de alimentos. A empresa foi criada a partir de um grupo de pesquisa do Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDC) – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.

A empresa também foi contemplada, pela segunda vez, pelo programa Global Entrepreneurship Lab (G-LAB), da Escola de Administração do Massachusetts Institute of Technology (MIT Sloan). Desde setembro recebe consultoria de estudantes da instituição no desenvolvimento de um plano de negócios para preparar sua entrada no concorrido mercado norte-americano. Em janeiro, uma equipe de estudantes do programa visitou a sede da empresa, em São Carlos, no interior de São Paulo, para concluir o trabalho.

Com o plano de negócios em mãos, a Nanox pretende abrir uma subsidiária nos Estados Unidos e atrair investidores para auxiliá-la a montar a operação.

“Nós já conversamos com representantes de alguns fundos de investimento no Vale do Silício para ajudar a desenvolver toda a parte estrutural da subsidiária que pretendemos abrir nos Estados Unidos”, disse Luiz Gustavo Pagotto Simões, diretor da Nanox, à Agência FAPESP.

De acordo com o pesquisador, o material bactericida que pretendem comercializar nos Estados Unidos é a mais recente aplicação de uma linha de antimicrobianos inorgânicos – batizada de “NanoxClean” –, que começaram a desenvolver em 2005.

Por meio de um projeto apoiado pelo Programa Pesquisa Inovativa em Pequena Empresa (PIPE), a empresa, que na época tinha o nome Science Solution, começou a produzir inicialmente partículas nanoestruturadas (em escala na bilionésima parte do metro) à base de prata, com propriedades bactericidas, antimicrobianas e autoesterilizantes.

O material foi aplicado na superfície de metais – em instrumentos médicos e odontológicos, como pinças, bisturis e brocas –, em secadores de cabelo, purificadores de água, tintas, resinas e cerâmicas.

A partir de 2007, passaram a estender a aplicação do produto para plásticos usados para embalar e conservar alimentos, com certificação obtida da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) em 2012 para essa finalidade.

“A tecnologia que desenvolvemos para colocar prata em uma matriz cerâmica e, depois, adicionar esse material a um polímero, também resultou no depósito de algumas patentes no Brasil e nos Estados Unidos”, contou Simões.

Aumento da vida útil

Segundo Simões, as embalagens plásticas com os antimicrobianos inorgânicos desenvolvidos por eles aumentam o prazo de validade de alimentos acondicionados com o material. Dessa forma, o produto pode ser consumido por muito mais tempo.

“Um produto que durava seis meses, por exemplo, se armazenado em uma embalagem com o material bactericida, passa a durar de oito meses a um ano”, comparou.

O material, segundo Simões, pode ser aplicado em qualquer tipo de plástico de alimento – de sacos de supermercados a plásticos mais rígidos, como potes de margarina –, com um aumento de custo muito baixo em relação ao polímero convencional.

Para iniciar a comercialização do produto nos Estados Unidos, a Nanox realiza atualmente testes com cinco potenciais clientes – entre eles uma grande rede de supermercados e um fabricante de embalagens.

A empresa é a única fabricante do produto no Brasil. No mercado internacional, no entanto, enfrenta a concorrência de indústrias japonesas, que desenvolveram inicialmente a tecnologia, além de alemãs, que dominam a fabricação de produtos à base de prata.

A Nanox, contudo, desenvolveu uma tecnologia própria que utiliza entre 10 a 15 vezes menos prata do que seus concorrentes, ao mesmo tempo em que mantém a transparência do plástico – atributo considerado fundamental para o produto.

Ampliação de mercado

A Nanox pretende obter a certificação do produto nos Estados Unidos para outras aplicações, como, por exemplo, em saúde. O processo de registro de um produto na área de saúde junto ao FDA, no entanto, é mais demorado e complexo do que em aplicações em alimentos, exigindo a realização de estudos clínicos para garantir a segurança dos consumidores.

“Nossa previsão é de comercializar o produto para embalagens alimentícias no mercado norte-americano entre três e cinco anos e, depois disso, obtermos certificações para aplicação em cateteres e equipamentos de ultrassom, por exemplo”, disse Simões.

A Nanox já exporta para o México e a Itália e começou a ingressar no mercado chinês. De modo a conseguir manter seu plano de expansão e crescimento, por meio de um projeto PAPPE/PIPE fase 3, a empresa começou a aumentar nos últimos anos sua escala de produção.

A meta da empresa é aumentar dez vezes a escala de produção de partículas antimicrobianas nanoestruturadas, saltando dos atuais 10 quilos para 100 quilos por dia. “Estamos testando diversas metodologias para aumentar nossa escala de produção”, disse Simões. 

Fonte: Agência Fapesp / agencia.fapesp.br

Por: Elton Alisson