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Previous issue date: 2015-11-19 === CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === Nanotechnology is a science of nano-sized systems, comprised in a range of 10-9 m, which
proposes to create a new organizational structure able to show different behaviors and
properties of materials currently known and available. Through integration with biotechnology,
the term "nanobiotechnology" may be used to define the use of microorganisms in studies
concerning medical, pharmaceutical and cosmetics industries, among others. By virtue of their
biotechnological potential for synthesizing antibacterial compounds, antifungal, antitumor, and
antiparasitic compounds, beyond other substances of industrial interest, filamentous bacteria
(actinomycetes) has potential for the development of drugs through biological synthesis of
silver nanoparticles (AgNPS). This study aimed to evaluate the potential of AgNPs synthesis
with antimicrobial activity against pathogenic bacteria and opportunistic fungi using as source
of biomolecules species of actinomycetes. Ten samples of actinomycetes were selected from
the collection Collection of Culture-DPUA and were subcultured and authenticated in ISP-2A
(malt extract-yeast extract agar), based on morphological characteristics. The identification at
the species level was performed by the technique of PCR (Polymerase Chain Reaction). For
biogenic synthesis AgNPs, actinomycetes underwent submerged fermentation. The recovered
crude extract and biosynthesized nanoparticles were used to determine the antimicrobial
activity by agar diffusion method. The AgNPs that showed significant antagonistic action have
been used to determine the MIC (Minimum Inhibitory Concentration), Cytotoxicity and
characterized by different techniques, such as UV-Vis, DLS (Dynamic Light Scattering), XRD
(diffraction X-ray) FTIR (Infrared Spectroscopy Fourier Transform), ICP-OES (Optical
Emission Spectroscopy by Inductively Coupled Plasma) and TEM (Transmission Electron
Microscopy). From these actinomycetes, 100% viable expressed morphological characteristics
of Streptomyces. For the test of PCR the following species were identified Streptomyces
parvulus (40%), Streptomyces bullii (10%), Streptomyces seoulensis (10%), Streptomyces
owasiensis (10%), Streptomyces malasyensis (20%), Streptomyces lavendulae (10%). By the
method agar block antimicrobial activity was confirmed and 80% of the bacteria inhibited S.
aureus; 30% M. smegmatis and 40% the Candidas (albicans, atlantica and valderwaltii). Only
10% of actinomycetes inhibited the growth of E. coli. When tested across the crude extract to
microorganisms test, 50% of the samples inhibited S. aureus; 30% M. smegmatis and 20%
proved to be effective against C. albicans, C. atlantica and C. valderwaltii. In these tests the
halo diameters varied on average 12 to 29 mm. As for the AgNPs, 100% inhibited the growth
of S. aureus and E. coli with halos ranging from 12 to 34 mm. Data indicating the broad
spectrum of these bioactive compounds. The AgNPs Streptomyces DPUA 1549, Streptomyces
DPUA 1747 and Streptomyces DPUA 1748 showed antagonistic action for greater efficiency.
Promising AgNPs showed spherical shape and sizes ranging from 1-40 nm. However,
nanoparticles produced by Streptomyces sp. DPUA 1549 were the most efficient with MIC
against S. aureus at low concentrations (1.95 μM). Through the images displayed in AFM was
observed structural damage on cell membrane of S. aureus. In toxicity tests the AgNPs reduced
the proliferation of NIH-3T3 cells. In addition, the cytotoxic activity of this nanomaterial is
time dependent. These scientific evidences show the potential application of nanoparticles
biosinthesyzed by Streptomyces DPUA 1549 on preparation of products for use in medical,
cosmetic and pharmaceutical industries === A Nanotecnologia é uma ciência de sistemas de tamanho nano, compreendida em uma escala
de 10-9 m, que propõe criar uma nova organização estrutural capaz de apresentar
comportamentos e propriedades diferentes dos materiais atualmente conhecidos e
disponibilizados. Por meio da integração com a biotecnologia, o termo “nanobiotecnologia”
pode ser empregado para definir o uso de micro-organismos em estudos voltados as indústrias
médica, farmacêutica, cosmética, dentre outras. Em virtude do seu potencial biotecnológico por
sintetizarem compostos antibacterianos, antifúngicos, antitumorais, antiparasitários, além de
outras subtâncias de interesse industrial, as bactérias filamentosas (actinomicetos) apresentam
potencial para o desenvolvimento de medicamentos por meio da síntese biológica de
Nanopartículas de Prata (AgNPs). Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial de síntese
de AgNPs com atividade antimicrobiana sobre bactérias patogênicas e fungos oportunistas,
utilizando como fonte biomoléculas de espécies de actinomicetos. Dez amostras de
actinobactérias foram selecionadas do acervo da Coleção de Cultura-DPUA e foram
subcultivados e autenticados em ISP-2A (extrato de levedura-extrato de malte, agar), com base
nas características morfológicas. A identificação em nível de espécie foi realizada pela técnica
da PCR (Reação em Cadeia da Polimerase). Para síntese biogênica de AgNPs, os actinomicetos
foram submetidos a fermentação submersa. O extrato bruto recuperado e as nanopartículas
biossintetizadas foram utilizados na determinação da atividade antimicrobiana pelo método de
difusão em ágar. As AgNPs que apresentaram ação antagônica significativa foram utilizadas
para determinação do MIC (Concentração Inibitória Mínima), Citotoxicidade e caracterizadas
por diferentes técnicas, como: espectroscopia de UV-Vis, DLS (Espalhamento Dinâmico de
Luz), DRX (Difratometria de Raios X), FTIR (Espectroscopia de Infravermelho com
Transformada de Fourier), ICP-OES (Espectroscopia Óptica de Emissão por Plasma
Indutivamente Acoplado) e TEM (Microscopia Eletrônica de Transmissão). Dos actinomicetos
avaliados, 100% expressaram as características morfológicas viáveis de Streptomyces. Pelo
teste da PCR foram identificadas as seguintes espécies, Streptomyces parvulus (40%),
Streptomyces bullii (10%), Streptomyces seoulensis (10%), Streptomyces owasiensis (10%),
Streptomyces malasyensis (20%), Streptomyces lavendulae (10%). Pelo método bloco de
gelose a atividade antimicrobiana foi confirmada e, 80% das bactérias inibiram S. aureus; 30%
M. smegmatis e 40% as Candidas (albicans, atlantica e valderwaltii). Apenas 10% dos
actinomicetos inibiram o crescimento de E. coli. Quando testado o extrato bruto frente aos
micro-organismos teste, 50% das amostras inibiram S. aureus; 30% M. smegmatis e 20%
mostrou-se eficiente contra C. albicans, C. atlantica e C. valderwaltii. Nestes testes o diâmetro
do halo variou, em média, de 12 e 29 mm. Já para as AgNPs, 100% inibiram o crescimento de
S. aureus e E. coli, com halos variando de 12 a 34 mm. Dados que indicam o amplo espectro
destes compostos bioativos. As AgNPs de Streptomyces DPUA 1549, Streptomyces DPUA
1747 e Streptomyces DPUA 1748 apresentaram ação antagônica de maior eficiência. As
AgNPs promissoras apresentaram forma esférica e tamanhos variando entre 1-40 nm.
Contudo, nanopartículas produzidas por Streptomyces sp. DPUA 1549 foram as mais
eficientes, apresentando MIC frente a S. aureus, em baixas concentrações (1,95 μM). Por meio
das imagens visualizadas em AFM foi possível observar os danos estruturais da membrana
celular de S. aureus. Nos testes de toxicidade, as AgNPs reduziram a proliferação de células
NIH-3T3. Além disso, a atividade citotóxica deste nanomaterial é dependente do tempo. Estas
evidências científicas demonstram a potencial aplicação de nanopartículas biossintetizadas por
Streptomyces sp. DPUA 1549 na elaboração de produtos para utilização nas indústrias médicas,
cosméticas e farmacêuticas
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