Enzimas imobilizadas em nanopartículas inorgânicas para erradicação de biofilme cariogênico

Resumo

A cárie dentária é uma disbiose microbiana mediada por açúcar na qual as substâncias poliméricas extracelulares (EPS) desempenham um papel crucial na formação e virulência do biofilme. Os Streptococos do grupo mutans, um membro do microbioma oral, produzem glucanos solúveis em água (dextrano) e insolúveis (mutano) a partir de açúcares dietéticos, como a sacarose. Esses glucanos formam uma matriz extracelular que promove o acúmulo e acidificação do biofilme favorecendo a desmineralização do esmalte. Embora a mutanase e a dextranase, enzimas que hidrolisam o mutano e o dextrano, possam degradar a estrutura do biofilme, elas têm uso escasso em produtos de higiene bucal, devido à dificuldade de preservar a atividade enzimática nas formulações. Por outro lado, a imobilização da enzima em suportes, que pode aumentar a estabilidade enquanto mantém a sua atividade catalítica, pode fornecer uma alternativa para superar este desafio. Portanto, o objetivo é avaliar o efeito combinado da mutanase e da dextranase imobilizada em nanopartículas inorgânicas na degradação da matriz EPS, bem como na prevenção e remoção de biofilme. Para prevenção, além do tratamento regular do biofilme, a película adquirida no substrato será tratada previamente à formação do biofilme. Um modelo de biofilme polimicrobiano in vitro contendo S. mutans UA159 (ATCC 700610), estreptococos cariogênicos bem caracterizados e S. oralis ATCC 35037, estreptococos comensais crescerão por 21 horas e depois serão submetidos aos seguintes tratamentos por 2 minutos, duas vezes ao dia: a) Controle negativo: tampão acetato de sódio (0,2 M, pH 5,5); b) Controle positivo: digluconato de clorexidina 0,12%; c) Dextranase e mutanase livres numa proporção de atividade final de 5:1 (Dex:Mut); d) dextranase e mutanase imobilizadas numa razão de atividade final de 5:1 (Dex:Mut). A degradação do biofilme será analisada por ensaios quantitativos e de imagem, incluindo o número total de células viáveis, peso seco, conteúdo de dextrano/mutano, arquitetura 3-D do biofilme e medições de pH in situ combinadas com análise da superfície do esmalte e análise transcriptômica via RNA-seq. Esta abordagem pode ser relevante para atingir um factor de virulência específico sem perturbar a diversidade ecológica da microbiota hospedeira.