Nanopartículas de Prata Verde-Sintetizadas de Casca de Romã: Potente Atividade Antimicrobiana e Citotoxicidade contra Câncer de Cólon

Resumo

Micróbios resistentes a fármacos e taxas crescentes de tumores demandam soluções inovadoras. Este estudo demonstra a síntese eco-amigável de nanopartículas de prata (AgNPs) usando extrato aquoso de casca de romã (Punica granatum) — um biowaste comum. A transformação de solução clara para tonalidade marrom escura, confirmada por espectroscopia UV-Vis (pico de plasmon a 378 nm) e difração de raios X (estrutura cúbica), produziu AgNPs esféricas de 20-40 nm de diâmetro (média 26,95 nm). As partículas exibiram forte atividade antibacteriana contra patógenos Gram-negativos e Gram-positivos, incluindo E. coli, P. aeruginosa, P. vulgaris, S. typhi, S. aureus, S. epidermidis e K. pneumoniae. Ensaios de citotoxicidade na linhagem de câncer de cólon RKO revelaram 56% de viabilidade no dia 3 e 61% no dia 5 com 12,5 µg mL⁻¹ AgNPs. Estes resultados ressaltam o potencial de AgNPs derivadas de romã como agentes antibacterianos e anticancerígenos duais.

Introdução

A rápida evolução da nanotecnologia destacou a síntese verde — usando extratos de plantas — para produzir nanopartículas abaixo de 100 nm, ideais para administração de fármacos e aplicações biomédicas. Diferente de rotas químicas ou físicas custosas, a abordagem verde é barata, não-tóxica e aproveita agentes redutores naturais como proteínas, enzimas e carboidratos. Nanopartículas de prata (AgNPs) produzidas desta forma exibem eficácia antimicrobiana superior, atribuível à sua alta razão área de superfície/volume e capacidade de penetrar células bacterianas mais eficientemente que íons de prata.

Infecções hospitalares, frequentemente impulsionadas por bactérias Gram-negativas e Gram-positivas, necessitam novas estratégias antibacterianas. Estudos recentes mostram que AgNPs podem sinergizar com antibióticos convencionais, aumentando a atividade geral. Além disso, AgNPs demonstraram efeitos citotóxicos em várias linhagens de células cancerosas, tornando-as candidatas atraentes para terapia anticancerígena.

Esta pesquisa foca na síntese de AgNPs a partir de extrato de casca de Punica granatum, avaliando sua potência antibacteriana contra painel de patógenos clinicamente relevantes e avaliando citotoxicidade em linhagem de células de câncer de cólon.

Métodos

Preparação do Extrato de Casca

Um quilograma de frutos de romã sauditas (cultivados em Taif) foi lavado, descascado e seco. A casca foi moída em pó fino, e 10 g foram imersos em 100 mL de água duplamente destilada por 24 h à temperatura ambiente. A mistura foi filtrada através de papel Whatman No. 1 para obter o extrato aquoso, realizado sob condições estéreis.

Síntese de AgNPs

0,1 mM de nitrato de prata foi misturado com 250 mL de água duplamente destilada. Dez mililitros do extrato de casca foi adicionado, e a solução foi agitada por 5 min. Mudança de cor de incolor para marrom escuro, observada após 24 h, indicou formação de Ag⁰. A suspensão foi centrifugada a 15.000 RPM por 15 min, repetida quatro vezes, produzindo AgNPs purificadas para análises subsequentes.

Caracterização

Espectros UV-Vis (200-800 nm) foram registrados a 24, 48 e 72 h usando Perkin Elmer Lambda 950. Difração de raios X (PANalytical) determinou estrutura cristalina. TEM (JEOL JEM-1230) e SEM (JSM 6380 LA) avaliaram morfologia e tamanho; EDX (JED 2200) quantificou composição elementar.

Ensaios Antibacterianos

Suspensões Bacterianas

Isolados clínicos (E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27584, P. vulgaris ATCC 8427, S. typhi ATCC 14028, S. aureus ATCC 29213, S. epidermidis MTCC 3615, K. pneumoniae) foram revividos, cultivados em ágar nutriente e preparados a 10⁶ UFC mL⁻¹.

Difusão em Poço de Ágar

Poços foram preenchidos com 25, 50, 75 e 100 µL de suspensão de AgNPs. Placas foram incubadas a 37 °C por 24 h, e zonas de inibição (mm) foram medidas. Cada ensaio foi realizado em triplicata.

Citotoxicidade

Proliferação Celular

Células de câncer de cólon RKO (ATCC CRL-2577) foram semeadas a 5 × 10³ células mL⁻¹ em placas de 96 poços e tratadas com 0,3-100 µg mL⁻¹ AgNPs. Ensaios Alamar Blue foram conduzidos nos dias 3 e 5, medindo unidades de fluorescência relativas.

Apoptose/Necrose

Células foram coradas com laranja de acridina/brometo de etídio (AO/EtBr) após 5 dias de exposição a 1,5-25 µg mL⁻¹ AgNPs e examinadas sob microscópio de fluorescência para identificar células viáveis, apoptóticas e necróticas.

Análise Estatística

Dados foram analisados usando ANOVA one-way (GraphPad Prism 6.0). Resultados com p < 0,05 foram considerados estatisticamente significativos.

Resultados e Discussão

A síntese verde prosseguiu suavemente, com mudança de cor visível confirmando formação de AgNPs. Espectros UV-Vis exibiram pico de plasmon característico a 378 nm, cuja intensidade aumentou ao longo do tempo, refletindo maiores concentrações de nanopartículas.

Padrões XRD corresponderam à estrutura cúbica de face centrada da prata (JCPDS No. 04-0783). Imagens TEM revelaram partículas esféricas uniformemente distribuídas variando de 20 a 40 nm, com média de 26,95 nm. SEM confirmou morfologia similar, enquanto análise EDX quantificou 70% Ag em peso, confirmando síntese bem-sucedida.

Testes antibacterianos mostraram zonas de inibição dependentes de dose. Bactérias Gram-negativas (E. coli, P. aeruginosa, S. typhi) e Gram-positivas (S. aureus, S. epidermidis, K. pneumoniae) foram inibidas, com efeitos mais pronunciados observados a concentrações de 100 µL. Notavelmente, S. typhi exibiu menor suscetibilidade, alinhando com relatos prévios.

Ensaios de citotoxicidade revelaram redução de 56% na viabilidade de células RKO no dia 3 e 61% no dia 5 com 12,5 µg mL⁻¹ AgNPs. Coloração AO/EtBr confirmou apoptose e mudanças relacionadas a autofagia, indicando que estas nanopartículas podem desencadear vias de morte celular programada em células de câncer de cólon.

Conclusões

Extrato de casca de romã serve como agente redutor eficaz e sustentável para produzir AgNPs com tamanho ótimo (20-40 nm) para administração de fármacos. As partículas sintetizadas exibem forte atividade antibacteriana em espectro de patógenos clinicamente relevantes a baixas concentrações e demonstram citotoxicidade significativa contra células de câncer de cólon. Estes achados posicionam AgNPs verde-sintetizadas como candidatos promissores para desenvolvimento terapêutico antibacteriano e anticancerígeno dual.

Abreviações

EDX

Espectroscopia de raios X dispersiva em energia

SEM

Microscópio eletrônico de varredura

TEM

Microscopia eletrônica de transmissão

XRD

Difração de raios X