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Abstract(s)
There is an urgent need to have alternatives to the existing antibiotics. This happens because microorganisms become multi-resistant to available antibiotics. To possibly combat this global health problem, investigations have pointed out that some bacteria produce bioactive pigments with interesting antimicrobial properties. One of these pigments is prodigiosin, which has been investigated because of its broad biomedical potential. In this work, the heterologous production of prodigiosin was optimized in Pseudomonas strains, corresponding to the best condition tested for the cultivation of the strain in a minimal medium supplemented with 0.4% (v/v) lactate and 2.5% (v/v) glycerol, producing 2.0 ± 0.5 mg/mL which is more than in the existing literature for Pseudomonas spp. The results obtained showed that prodigiosin extract in dimethyl sulfoxide (DMSO) was not capable of inhibiting the growth of Gram-negative bacteria tested. However, the same prodigiosin extract showed antimicrobial activity against Staphylococcus epidermidis. The colony formation units (CFU) count method showed an inhibitory growth of that strain at a prodigiosin extract concentration of 25 µg/mL and a Minimum Bactericidal Concentration (MBC) value of 200 µg/mL. To improve the antimicrobial activity of prodigiosin a few attempts by conjugation with silver nanoparticles and silver star-shaped nanoparticles were tried. The effect of parameters such as agitation, time of reaction, reducing agents with silver nitrate (AgNO3), and different concentrations of prodigiosin were also studied. The obtained results suggest the search for new synthesis methodologies to improve the conjugation of prodigiosin with silver nanoparticles.
RESUMO - Existe uma necessidade urgente de encontrar uma alternativa aos antibióticos existentes. Isso acontece porque os microrganismos se tornaram multirresistentes aos antibióticos disponíveis. Para possivelmente combater esse problema de saúde mundial, investigações têm apontado que algumas bactérias produzem pigmentos bioativos com interessantes propriedades antimicrobianas. Um desses pigmentos é a prodigiosina, que tem sido investigada pelo seu potencial biomédico. Neste trabalho, a produção heteróloga de prodigiosin foi optimizada em Pseudomonas strains, correspondendo à melhor condição testada para o cultivo da estirpe em meio mínimo suplementado com 0,4 % (v/v) de lactato e 2,5% (v/v) de glicerol, produzindo 2.0 ± 0.5 mg/mL, o que é mais do que na literatura existente para Pseudomonas spp. Os resultados obtidos mostraram que o extrato de prodigiosina em DMSO não foi capaz de inibir o crescimento das bactérias Gram-negativas testadas. No entanto, o mesmo extrato de prodigiosina apresentou atividade antimicrobiana contra Staphylococcus epidermidis. O método de contagem de Unidades de Formação de Colónias (UFC) mostrou uma Concentração Minima Inibitória (MIC) na concentração de extrato de prodigiosina de 25 µg/mL e um valor de Concentração Mínima Bactericida (MBC) de 200 µg/mL. Para melhorar a atividade antimicrobiana da prodigiosina foram feitas algumas tentativas de conjugação com nanopartículas de prata e nanopartículas de prata em forma de estrela. O efeito de parâmetros como agitação, tempo de reação, agentes redutores com nitrato de prata (AgNO3) e diferentes concentrações de prodigiosina também foram estudados. Os resultados obtidos sugerem a busca de novos métodos de síntese para melhorar a conjugação da prodigiosina com nanopartículas de prata.
RESUMO - Existe uma necessidade urgente de encontrar uma alternativa aos antibióticos existentes. Isso acontece porque os microrganismos se tornaram multirresistentes aos antibióticos disponíveis. Para possivelmente combater esse problema de saúde mundial, investigações têm apontado que algumas bactérias produzem pigmentos bioativos com interessantes propriedades antimicrobianas. Um desses pigmentos é a prodigiosina, que tem sido investigada pelo seu potencial biomédico. Neste trabalho, a produção heteróloga de prodigiosin foi optimizada em Pseudomonas strains, correspondendo à melhor condição testada para o cultivo da estirpe em meio mínimo suplementado com 0,4 % (v/v) de lactato e 2,5% (v/v) de glicerol, produzindo 2.0 ± 0.5 mg/mL, o que é mais do que na literatura existente para Pseudomonas spp. Os resultados obtidos mostraram que o extrato de prodigiosina em DMSO não foi capaz de inibir o crescimento das bactérias Gram-negativas testadas. No entanto, o mesmo extrato de prodigiosina apresentou atividade antimicrobiana contra Staphylococcus epidermidis. O método de contagem de Unidades de Formação de Colónias (UFC) mostrou uma Concentração Minima Inibitória (MIC) na concentração de extrato de prodigiosina de 25 µg/mL e um valor de Concentração Mínima Bactericida (MBC) de 200 µg/mL. Para melhorar a atividade antimicrobiana da prodigiosina foram feitas algumas tentativas de conjugação com nanopartículas de prata e nanopartículas de prata em forma de estrela. O efeito de parâmetros como agitação, tempo de reação, agentes redutores com nitrato de prata (AgNO3) e diferentes concentrações de prodigiosina também foram estudados. Os resultados obtidos sugerem a busca de novos métodos de síntese para melhorar a conjugação da prodigiosina com nanopartículas de prata.
Description
Mestrado em Tecnologias Clinico-Laboratoriais
Keywords
Prodigiosin Antimicrobial Multidrug-resistant Gram-negative bacteria Staphylococcus epidermidis Nanoparticles Prodigiosina Antimicrobiano Multirresistente Bactéria Gram-negativa S. epidermidis Nanopartículas
Citation
Fonseca AR. Harnessing the biomedical potential of bacterial pigments to develop antimicrobial solutions against multidrug resistant pathogens [dissertation]. Lisboa: Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa/Instituto Politécnico de Lisboa; 2023.
Publisher
Instituto Politécnico de Lisboa, Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa