JORGE GABRIEL DOS SANTOS BATISTA

JORGE GABRIEL DOS SANTOS BATISTA

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Silver nanoparticles reduced by tannic acid and sodium citrate
2023 - RODRIGUES, ADRIANA S.; BATISTA, JORGE G.S.; MINARINI, LUCIENE A.R.; LOPES, PATRICIA; LUGAO, ADEMAR B.
Introduction and objective: Green nanotechnology aims to reduce hazardous chemical waste in the environment through sustainable development. Phytochemicals are proposed to minimize environmental impacts and produce safe biological applications. Silver nanoparticles (AgNPs) have effective antimicrobial properties against Gram-positive and Gram-negative bacterias, fungi and viruses, being promising to reduce the microbial load. Antimicrobial systems based on AgNPs shows promise in combating bacteria. Methodology: Confirmation of the formation of silver nanoparticles was evaluated by UV-Vis spectrophotometry. The hydrodynamic size and polydispersion index were evaluated by dynamic light scattering. The zeta potential was used to assess stability through surface charge. The obtained morphology and average size were evaluated by transmission electronic microscopy. The cytotoxicity assay was performed to assess cellular viability of silver nanoparticles in HUVEC cells. The antimicrobial activity was analyzed by minimum inhibitory concentration through microdilution in broth and later the inoculum was performed in plates. Results and discussion: Characterization by spectrophotometry of AT_AgNPs and CT_AgNPs showed absorption bands at 430 nm. Hydrodynamic size analyzes revealed diameters of 57.87-97.45 nm, with polydispersion indices (PdI) ranging between 0.289 and 0.392. The zeta potential was determined between - 4.41 and -10.3 mV. Transmission electron microscopy (TEM) images revealed spherical morphology with sizes between 20-50 nm. AgNPs have been tested as a treatment against hospital microorganisms with risk classification level 2, including Gram-negative (Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa) and Gram-positive (Staphylococcus aureus) bacteria. The Minimum Inhibitory Concentration (MIC) was determined to evaluate the lowest concentration that inhibits the growth of microorganisms. The MIC values obtained with the AT_AgNPs were: 4.18 ug/mL (AB14 and EC23), 8.36 ug/mL (EC26 and KP43), 16.72 ug/mL (PA17), 66.9 ug/mL (PA3) and 133.8 ug/mL (SA). For CT_AgNPs, they were: 51.8 ug/mL (AB14, EC26 and PA17), without inhibition in EC23, KP43, PA3 and SA strains. Synergism was evaluated by mixing suspensions of the two nanoparticles (ATCT_AgNPs), resulting in MIC values of 1.48 ug/mL (PA3 and SA), 2.96 ug/mL (EC23, KP43 and PA17) and 5.93 ug/mL (AB14 and EC26). Conclusions: The results suggest that AT_AgNPs and the synergistic combination with CT_AgNPs have potential as effective antimicrobial agents against nosocomial bacteria. These AgNPs may represent a promising alternative for the development of new therapeutic strategies to combat bacterial infections. However, further studies are needed to investigate its activity in other contexts and its safety in clinical use.
Fabrication of green nanomaterials
2023 - THIPE, VELAPHI C.; FREITAS, LUCAS F.; LIMA, CAROLINE S.A.; BATISTA, JORGE G.S.; FERREIRA, ARYEL H.; OLIVEIRA, JUSTINE P.R. de; BALOGH, TATIANA S.; KADLUBOWSKI, SLAWOMIR; LUGAO, ADEMAR B.; KATTI, KATTESH V.
The purpose of this chapter is to discuss the production of biocompatible green nanomaterials for biomedical applications using green nanotechnology. To enhance drug loading and delivery, these nanomaterials are engineered with immunomodulatory ligands such as phytochemicals (Epigallocatechin gallate, Mangiferin, Resveratrol), proteins (albumin and papain), crosslinked hydrogels, and nanogels. The nanomaterials described herein are synthesized via redox potential of electron-dense phytochemicals that reduce metallic precursors to their stable corresponding nanoparticles and via water radiolysis with ionizing radiation as a green approach (due to the absence of any reducing agent) for use as radiosensitizers (albumin and papain nanoparticles) in nuclear medicine – theranostics applications. The phytochemicals facilitate the delivery of nanoparticles through receptor mediated endocytosis, while the proteins such as papain, due to their proteolytic action enhances the permeation of nanoparticles into tumor tissue, and albumin increase the pharmacokinetic efficiency of these nanoparticles. The nanoparticles developed have shown effectiveness against a variety of human cancers while posing no toxicity to normal tissue. Additionally, a pilot human clinical combing Ayurvedic medicine with green nanomedicine is given as a novel approach for treating breast cancer and other related illnesses. Finally, the importance of ecotoxicology for nanomaterials is discussed in order to provide safety data in relevant multiple species (fish, daphnia, algae, rodents, etc.) with paratope/epitope distributions for evaluating tissue cross-reactivity profiles in human tissues and to provide critical information on in vivo toxicity in order to predict the possible adverse effects of nanomaterials on human and environmental health as an effort to establish regulatory limits and ISO standards for nanomaterials.
Aplicação de nanopartículas de ouro preparadas com ácido tânico em células cancerígenas
2022 - SPADREZANO, I.; FREITAS, L.F. de; BATISTA, J.G.; SOUSA, T.d.; LUGAO, A.B.
As nanopartículas de ouro (AuNPs) apresentam propriedades essenciais para diagnóstico e terapia, como facilidade na sua síntese, nas modificações de sua superfície, no controle de monodispersão da solução e do tamanho. A partir de modificação química da superfície, a redução de ouro oriunda de fitoquímicos para a formação de nanopartículas é um método promissor da nanotecnologia verde. O composto responsável pela redução e estabilização, nesse respectivo trabalho, é o ácido tânico (AT) obtido através da hidrólise do tanino, um polifenol sintetizado pelas plantas. O AT possui atividade antioxidante, proporcionada pelas hidroxilas presentes na molécula, neutralizando a atividade de radicais livres gerados no organismo. Uma das principais causas dos cânceres é decorrente da fosforilação anormal dos resíduos de tirosina que faz com que a fosforilação seja mantida, levando a uma ativação permanente dos sinais de transdução. As proteínas tirosinas quinases (PTKs) são um grupo de enzimas responsável por catalisar a fosforilação dos resíduos de tirosina nas proteínas, sendo necessária para a manutenção do estado cancerígeno. O AT possui alta capacidade de inibição das PTKs. A síntese de AuNPs-AT foi estabelecida pelo procedimento de redução química, utilizando uma solução de sal de ouro (NaAuCl4) que foi acrescida em uma solução de AT sob refrigeração. Os diâmetros hidrodinâmicos medidos na amostra não centrifugada, designada como NC, apresentou tamanho 37,88 nm, na amostra centrifugada uma vez, nomeada como S1, 38,85 nm e na amostra centrifugada duas vezes, denominada como S2, 40,50 nm. Foi perceptível o efeito das centrifugações a fim de retirar o excesso de agente estabilizante que não reagiu, foi permitido uma maior agregação das nanopartículas, segregando os variados tamanhos. Os valores do índice de polidispersão (PDI) das AuNPs-AT estão na faixa de 0,245 – 0,262, sendo considerada como de polidispersividade média, supondo que os agregados de nanopartículas estavam com tamanhos uniformes entre si. A citotoxicidade sobre as células MCF-7 (células tumorais) e HUVEC (células não tumorais) foi realizada por meio do método MTT, com a concentração de 25% e 50%. Houve um aumento significativo dos índices de absorbância em concentração 50%, induzido pela amostra AuNPs-AT S2 em células não tumorais, indicando menor citotoxicidade. No caso das células tumorais, induzidas pelas AuNPs-AT NC em concentração de 25% foram capazes de causar morte celular. Os resultados provaram, de forma satisfatória e aprimorada, a formação de AuNPs pelo método de síntese verde com as alterações propostas. O revestimento através do ácido tânico apresentou maior eficiência na inibição e efeito antitumoral, conforme mostrado nos ensaios de citotoxicidade. Nesse estudo, as nanopartículas tinham diâmetro de ? 39,08 nm, o tamanho e o recobrimento não foram consideravelmente tóxicos em aplicações para fins médicos. No geral, as AuNPs-AT foram bem toleradas pelas células.
Efeito sinérgico de nanopartículas de prata na ampliação do espectro de ação antimicrobiano
2022 - RODRIGUES, A.d.; BATISTA, J.G.; RIELLO, F.N.; THIPE, V.C.; FONSECA, B.B.; GOMEZ, H.C.; SCAVONE, R.G.; LUGAO, A.B.
As nanopartículas de prata (AgNPs) possuem diversas aplicações. Na medicina, são usadas principalmente para terapia antimicrobiana e anticancerígena, e aplicadas no reparo de feridas e cicatrização óssea, ou como adjuvante de vacina, agente antidiabético e biossensores. As AgNPs possuem um amplo espectro de ação biocida contra bactérias, fungos e vírus sendo capazes de inativar o mecanismo bacteriano de síntese proteica e causar ruptura da membrana celular. O objetivo foi desenvolver uma formulação contendo AgNPs com espectro de ação contra micobactérias, bactérias Gram negativas e Gram positivas. O gênero Mycobacterium pertence ao grupo de actinobactérias bacilares e aeróbicas obrigatórias. Possuem em sua morfologia alto teor lipídico devido a presença de ácidos graxos no envelope bacteriano, característica que confere um bacilo álcool-ácido resistente (BAAR). As infecções humanas causadas por estes tipos de microrganismos possuem protocolos exaustivos de tratamento com antibióticos. Por exemplo, a tuberculose - doença é causada pelo Mycobacterium tuberculosis - é uma doença infecciosa e transmissível que afeta prioritariamente os pulmões, podendo acometer outros órgãos e sistemas. No Brasil, é recomendado para todos os casos novos de qualquer forma de tuberculose, exceto meningite, o uso de rifampicina, isoniazida, pirazinamida e etambutol por dois meses na fase intensiva e de rifampicina e isoniazida por quatro meses na fase de manutenção. As AgNPs foram sintetizadas pelo método de redução química com base na metodologia de Turkevich e adaptada aos princípios da nanotecnologia verde. Deste modo, foi desenvolvida uma formulação de AgNPs com recobrimento de superfície e tamanho distintos a fim de ampliar o espectro de ação antimicrobiano. A caracterização físico-química foi realizada pelas técnicas de: Espectrometria UVVis; Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). A atividade antimicrobiana foi determinada pelo teste de concentração inibitória mínima (MIC) para a confirmação do espectro de ação antimicrobiano. Este ensaio permitiu verificar a concentração inibitória mínima da formulação de AgNPs e sua eficácia em relação as bactérias Gram e micobactérias contra as seguintes cepas: a Gram positiva Staphylococcus aureus 215,72 ?g.mL-1, a Gram negativa Klebsiella pneumoniae 107,86 ?g.mL-1 e as micobactérias Mycobacterium smegmatis 13,48 ?g.mL-1, Mycobacterium gordonae 107,86 ?g.mL-1, Mycobacterium szulgai 1,68 ? g.mL-1 e Mycobacterium peregrinum 1,68 ?g.mL-1. Em todos os casos, a formulação de AgNPs distintas apresentou maior eficiência do que as AgNPs utilizadas individualmente. As micobactérias analisadas são de caráter não patogênico, mas de extrema semelhança estrutural às altamente patogênicas. Portanto, a utilização de uma formulação eficaz de AgNPs apresenta potencial para atuar sinergicamente em antibioticoterapia em protocolos de difícil tratamento.
Nanopartículas de ouro para terapia e diagnóstico de câncer utilizando nanotecnologia verde
2020 - BATISTA, JORGE G. dos S.
As nanopartículas de ouro (AuNPs) vem sendo amplamente estudadas por atenderem às necessidades de sistemas nanocarreadores na terapia e diagnóstico de câncer. Elas podem ser usadas no direcionamento e liberação de fármacos a sítios ou grupos celulares específicos, atuar como radiossensibilizadores e em terapias fototérmicas como agente gerador de calor. Um número significativo de estudos demonstrou suas possíveis aplicações, tais como biossensores, contraste na imagiologia biológica, em sistemas de liberação de fármacos, terapia e diagnóstico do câncer. Assim, as nanopartículas de ouro são consideradas promissoras no desenvolvimento de novos compostos com potencial aplicação na medicina oncológica, no tratamento de inflamações crônicas, infecções, doenças degenerativas e autoimunes. No entanto, apesar das formas nanométricas de ouro apresentarem menor toxicidade comparada aos muitos outros nanomateriais, a toxicidade dessas partículas deve ser minuciosamente avaliada. O maior desafio é propor um método para funcionalizar a superfície das nanopartículas, e assim modular sua farmacocinética e farmacodinâmica, além de atender aos requisitos de toxicidade para aprovação e aplicação de um nanobiomaterial. O objetivo desse estudo foi desenvolver um método de síntese de nanopartículas de ouro (AuNPs) com potencial aplicação como um nanobiomaterial na teranóstica (terapia e diagnóstico) do câncer. Para tanto, foi utilizado o conceito de nanotecnologia verde, em que compostos fitoquímicos com potencial redutor foram utilizados no preparo das AuNPs. Também foi estabelecido um método de funcionalização de AuNPs por recobrimento com albumina do soro bovino e humano utilizando radiação ionizante. A importância do recobrimento com albumina está relacionada a afinidade dessa proteína com os receptores glicoproteicos GP60, que são encontrados em diversas células tumorais, além de contribuir potencialmente com a cinética das nanopartículas de ouro. A caracterização físico-química das AuNPs e a reprodutibilidade do método foi avaliada com base nos ensaios de caracterização realizados pelas técnicas de espectrofotometria UV-Vis/Fluorescência, espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial Zeta, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) e eletroforese em gel (SDS-PAGE). A estabilidade foi avaliada em relação à temperatura, pH, concentração de NaCl, PBS, solução contendo aminoácidos e meio de cultura celular DMEM sem e com suplementação de soro fetal bovino. As linhagens celulares utilizadas foram câncer de próstata humano (PC3), adenocarcinoma de mama humano (MDA-MB 231) e células de tecido pulmonar de hamster chinês macho (V79-4). Nas concentrações testadas as AuNPs não apesentaram citotoxicidade in vitro utilizando o método do vermelho neutro e MTT. Para a avaliação preliminar da nanotoxicidade foi realizado o estudo in vivo utilizando o peixe zebra. Nos estudos de internalização in vitro das nanopartículas utilizando as linhagens tumorais MDA-MB 231 e PC3 foi possível verificar qualitativamente a internalização das AuNPs. Os ensaios de radiomarcação das EGCG-AuNPs e EGCG-AuNPs-ASHɣ precisam ser otimizados quanto à estabilidade e pureza radioquímica. A nanotecnologia verde provou ser uma ferramenta valiosa na síntese de nanopartículas de ouro em relação à toxicidade, não exigindo etapas de eliminação de solventes e substâncias potencialmente tóxicas.
The role of probiotics in maintaining immune homeostasis
2022 - THIPE, VELAPHI C.; MENTOR, SHIREEN; LIMA, CAROLINE S.A.; FREITAS, LUCAS F.; FONSECA, ANA C.M.; NOGUEIRA, KAMILA M.; RODRIGUES, ADRIANA S.; BATISTA, JORGE G.S.; FERREIRA, ARYEL H.; LUGAO, ADEMAR B.
The immune system is a complex architecture of a collective and coordinated network regulated by various pathways to thermodynamically maintain immune homeostasis. The gut microbiota plays a pivotal role that offers significant stimuli (i.e., gut-brain, gut-lung, and gut-liver axis) for both innate and adaptive immunity, mediating immune and metabolic homeostasis. An intricate correlation between changes in the gut microbiota (dysbiosis) and common diseases/disorders have been attributed to the invasion of pathogens, constant use of antibiotics, and hypercytokinemia—a hallmark of immune homeostasis imbalance. These factors contribute to the severity of inflammatory diseases such as cardiovascular diseases, neurological disorders, and of late the coronavirus disease, Covid-19. Probiotics (Lactobacillus spp. and Bifidobacterium spp.) have been considered as alternative and/or adjuvant therapeutic in restoring the balance of gut microbiota for maintaining immune homeostasis and integrity. The probiotics catalyze dietary fibers and proteins to generate short-chain fatty acids and tryptophan to promote antiinflammatory cytokines, reduce epithelium permeability, reinforcing immunity in the gut mucosa, and regulating the systemic immune response. Herein, we review our overarching understanding of current applications of probiotics in amelioration of gut microbiome, and the improvement of gut barrier function and maintaining immune homeostasis. We also highlight clinical trials on probiotics with reported results for the treatment of inflammatory diseases. Additionally, the looming global Covid-19 pandemic makes it prudent to highlight the role of probiotics in both the innate and adaptive human immune responses, especially amid the Covid-19 vaccination paradigm.
Cu and Cu-based nanomaterials as nanofungicides
2022 - THIPE, VELAPHI C.; FREITAS, LUCAS F.; LIMA, CAROLINE S.A. de; NOGUEIRA, KAMILA M.; BATISTA, JORGE G.S.; FERREIRA, ARYEL H.; LUGAO, ADEMAR B.
Green nanotechnology through the production of copper and copper oxide nanoparticles (CuNPs and CuONPs, respectively) as nanofungicides brings forth the opportunity attributed to their antimicrobial properties in addition to Cu being an essential metal micronutrient that functions as a cofactor for many enzymatic activities in plants. Herein, we explore the use of CuNPs and CuONPs as nanofungicides against toxigenic fungi and their mechanism of action. We also highlight the green nanoagriculture and the ecotoxicology and safety of CuNPs and CuONPs as nanofungicides to significantly aid as agricultural breakthroughs because such approaches will provide realistic sustainable nano Cu-enabled products deemed safe for agricultural practices.
Copper nanomaterials for eliminating the risk of mycotoxins
2022 - THIPE, VELAPHI C.; BATISTA, JORGE G.S.; LUGAO, ADEMAR B.
Mycotoxins continue to pose significant challenges in agriculture and health sector. The most feasible strategy to eliminate their manifestation and risk is the use of fungicides against mycotoxigenic fungal contamination as an indirect approach. However, conventional fungicides have not been effectively attributed to acquired fungicide resistance and high toxicity on plants, animals, and human health. Copper (Cu) has been recognized as an essential micronutrient metal/mineral required by plants that participate in various physiological processes (chlorophyll and photosynthesis) and as a cofactor for enzymatic reactions including activation of many metalloproteins and those involved in lignin synthesis. Herein, we review Cu nanomaterials for the risk of mycotoxin also; we explore their nanofungicidal activity and the comprehensive understanding of the multitude of the tripartite interactions of Cu nanomaterials with the ecosystem (plants, soil, and animals/humans), and green nanotechnological approach in limiting their toxicity profile. Lately, we discuss some of the future recommendations for Cu nanofungicides toward eliminating the risk of mycotoxicology.
Silver nanoparticles applications and ecotoxicology for controlling mycotoxins
2021 - THIPE, VELAPHI C.; LIMA, CAROLINE S.A.; NOGUEIRA, KAMILA M.; BATISTA, JORGE G.S.; FERREIRA, ARYEL H.; KATTI, KATTESH V.; LUGAO, ADEMAR B.
Desenvolvimento de nanopartículas de ouro (AuNPs) para teranóstica
2021 - RODRIGUES, ADRIANA de S.; LUGAO, ADEMAR B.; BATISTA, JORGE G. dos S.; KUCHINSKI, ADRIANA; FREITAS, LUCAS F. de; CRUZ, CASSIA P.C. da