Inativação fotodinâmica de biofilmes microbianos

Abstract

A inativação fotodinâmica de microrganismos é uma técnica que combina três elementos não-tóxicos, luz, oxigénio e um fotossensibilizador (PS) para inativar microrganismos. O PS, quando absorve luz na presença de oxigénio molecular, gera oxigénio singuleto (1O2), entre outras espécies reativas de oxigénio, responsáveis por danos celulares nos microrganismos que podem levar à sua destruição. As porfirinas catiónicas foram já usadas com sucesso como PS na inativação fotodinâmica de várias suspensões microbianas como bactérias, fungos e vírus. No entanto, é também conhecido que a organização dos microrganismos em biofilmes lhes confere resistência acrescida aos agentes antimicrobianos relativamente à observada por células da mesma estirpe em forma planctónica. O objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar a eficiência da porfirina catiónica tetra-iodeto de 5,10,15,20-tetraquis(1-metilpiridínio-4-il)porfirina (Tetra-Py+-Me) como PS, na inativação fotodinâmica de biofilmes de Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Candida albicans bem como na inativação destas estirpes em forma planctónica. Os biofilmes utilizados nas experiências de inativação fotodinâmica foram desenvolvidos por transferência de cultura em meio líquido para microplacas de 96 poços que foram incubadas a 37 ºC durante 24 h e 48 h (dependendo da estirpe utilizada). A inativação fotodinâmica dos biofilmes foi avaliada de forma indireta (teste da resazurina) e de forma direta (por contagem de colónias) para determinar a viabilidade celular, após exposição dos biofilmes a diferentes concentrações (5, 10 e 20 μM) de Tetra-Py+-Me e irradiados com luz branca durante 30, 60, 90, 180 e 270 min. Os resultados mostram que a porfirina Tetra-Py+-Me causa inativação fotodinâmica dos microrganismos testados, tanto na forma de biofilmes como na forma planctónica, sendo assim promissora a sua utilização como PS na inativação fotodinâmica de biofilmes microbianos.

The photodynamic inactivation of microorganisms is a technique which relies of three non-toxic elements: light, oxygen and a photosensitizer (PS). The PS, when activated by light in the presence of molecular oxygen, generates singlet oxygen (1O2), and other reactive oxygen species, which cause cellular damage in microorganisms that lead to cell death. Cationic porphyrins have been successfully used as photosensitizers for the inactivation of bacteria, fungi and viruses. However, it is also known that the organization of microorganisms in biofilms confers increased resistance to antimicrobial agents, comparing to that observed for cells of the same strain in the planktonic form. The aim of this study was to evaluate and compare the efficiency of the cationic porphyrin tetra-iodide 5,10,15,20-tetrakis(1-methylpyridinium-4-yl) porphyrin (Tetra-Py+-Me) as PS for the photodynamic inactivation of biofilms of Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans as well in the photodynamic inactivation of these strains in the planktonic form. Biofilms used in photodynamic inactivation experiments were developed by transference of liquid to culture microplates of 96 wells which were incubated at 37 °C for 24 h or 48 h, depending on the strain. Photodynamic inactivation was assessed after exposure of the biofilms to different concentrations (5, 10 and 20 μM) of Tetra-Py+-Me and irradiation with white light for 30, 60, 90, 180 and 270 min, by the indirect method of resazurin reduction and by colony counts. The results show that the Tetra-Py+-Me causes significant inactivation of the microorganisms, either in biofilms or in the planktonic form and may be regarded as a promising PS for photodynamic inactivation of microbial biofilms.