Avaliação da penetração de agentes antimicrobianos em biofilme de staphylococcus spp. e pseudomonas aeruginosa : considerações físico-químicas

Abstract

O advento do uso de cateteres venosos centrais na prática médica trouxe muitos benefícios aos pacientes, porém está relacionado a um aumento na incidência de infecções por microrganismos multirresistentes. Além disso, freqüentemente ocorre colonização por bactérias produtoras de biofilme. Estes microrganismos se aderem ao material abiótico desses dispositivos intravenosos, ficando protegidos sob a matriz exopolissacarídica do biofilme. Isso faz com que sistema imunológico e antimicrobianos sejam incapazes de ter sua ação plena e, muitas vezes, não atingem os microrganismos mais internos. O motivo deste insucesso é porque muitos desses agentes biológicos e farmacológicos apresentam propriedades físico-químicas incompatíveis com a penetração nesta matriz. Com o objetivo de determinar quais antimicrobianos são mais adequados para uso quando o microrganismo é produtor de biofilme e quais as propriedades físico-químicas que estão diretamente relacionadas à penetração do antimicrobiano na matriz polissacarídica, utilizou-se método colorimétrico com cristal violeta em microplacas modificado para obtenção de concentração inibitória mínima em biofilme (MBIC) e método já padronizado para concentração inibitória mínima (MIC). Para isso foram testados 10 antimicrobianos em Staphylococcus spp.: rifampicina, azitromicina, claritromicina, eritromicina, levofloxacino, gentamicina, doxiciclina, cloranfenicol, clindamicina e vancomicina. Para Pseudomonas aeruginosa foram testados os mesmos, exceto rifampicina e vancomicina. A discrepância entre MIC e MBIC foi muito grande para vários fármacos, mostrando a necessidade de se avaliar estes parâmetros antes do início da farmacoterapia para uma escolha correta, especialmente em hospitais. Os fármacos que apresentaram melhores resultados foram a rifampicina e os macrolídeos, enquanto que os menos efetivos foram vancomicina e clindamicina. Isso foi atribuído ao perfil lipofílico, porém com alguma solubilidade em água das melhores moléculas. Em contra ponto, a elevada área polar, complexidade e massa molar foram características negativas para a penetração em biofilme, resultando numa ineficácia para essas moléculas. Além disso, também foi avaliado o tratamento de polímeros plásticos com EDTA, obtendo-se redução significativa da produção de biofilme nas placas tratadas com o agente químico.

The use of central venous catheters in medicine has brought benefits to the patients and represents a great advance in clinical practice, while on the other hand this device is related to an increase in the incidence of infections caused by multiresistant pathogens. Furthermore, frequently, the catheters get colonized by biofilm producing bacteria. These microorganisms adhere to the abiotic material of the catheters keeping themselves protected underneath the exopolysaccharide matrix of biofilm, this way the immune system and antimicrobials are incapable to fulfill their action and, many times, are unable to reach internal bacteria. This fact is explained by the fact that many of the biological and pharmacological agents have physical-chemical properties incompatible with the penetration into the matrix. Aiming to determine which antimicrobials are suitable for using when dealing with a biofilm producing microorganism and which physical-chemical properties are directly related to the agent penetration into the polysaccharide matrix, we used colorimetric method with crystal violet to obtain biofilm minimum inhibitory concentration (MBIC) and the already standardized method for minimum inhibitory concentration (MIC). To accomplish these 10 antimicrobials were tested in Staphylococcus spp.: rifampin, azithromycin, clarithromycin, erythromycin, levofloxacin, gentamicin, doxycycline, chloramphenicol, clindamycin and vancomycin. For Pseudomonas aeruginosa all antimicrobials except for rifampin and vancomycin were included. There was a great difference between MIC and MBIC for many drugs, showing the need to evaluate these parameters before beginning treatment. The drugs with better results were rifampin and macrolides, while the worse were vancomycin and clindamycin, which can be attributed to the lipophilic profile with some water solubility present in the molecules with better results. The characteristics associated with poor penetration into biofilm were high polar surface area, complexity e molecular weight. Furthermore, the previous treatment of the plastic polymers with EDTA was accessed resulting in statistically significant reduction of biofilm production.