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Tipo: Tese
Título: Composições nanoestruturadas de cloreto de benzalcônio com β-ciclodextrina e hidroxipropil-βciclodextrina: síntese, caracterização físico-química e avaliação da interação com Staphylococcus aureus
Autor(es): Oliveira, Tiago Marcel
Primeiro Orientador: Denadai, Ângelo Márcio Leite
Membro da banca: Lang, Karen Luise
Membro da banca: Castro, Pedro Pôssa de
Membro da banca: Galdino, Alexsandro Sobreira
Resumo: O Cloreto de Benzalcônio (CBZ) é um composto pertencente à classe dos sais de amônio quaternário, amplamente utilizado como agente antimicrobiano, desinfetante e conservante em formulações farmacêuticas, cosméticas e hospitalares. Apesar de sua elevada atividade microbiológica, limitações relacionadas à toxicidade, à estabilidade e ao potencial desenvolvimento de resistência bacteriana estimulam a busca por estratégias capazes de otimizar seu desempenho terapêutico. Nesse contexto, a formação de complexos de inclusão com ciclodextrinas representa uma abordagem promissora para modificar propriedades físicoquímicas e biológicas desse composto. Esta tese teve como objetivo desenvolver, caracterizar e avaliar complexos de inclusão entre o cloreto de benzalcônio e as ciclodextrinas βciclodextrina (βCD) e Hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD), investigando suas propriedades estruturais, termodinâmicas, coloidais, computacionais e microbiológicas, bem como seu potencial para aplicações antimicrobianas. Os complexos foram preparados por complexação seguida de liofilização e caracterizados por espectroscopia no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análises Termogravimétrica e Térmica Diferencial (TGA/DTA), Ressonância Magnética Nuclear de hidrogênio (1H-RMN) e experimentos bidimensionais 1H1H NOESY, Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC), espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta, Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIS) e modelagem molecular. Adicionalmente, foram realizados ensaios microbiológicos para determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM), avaliação da erradicação de biofilmes pré-formados e estudos da interação dos sistemas com membranas bacterianas de Staphylococcus aureus. Os resultados obtidos evidenciaram a formação dos complexos de inclusão, confirmada pelas alterações espectroscópicas, térmicas, estruturais e termodinâmicas observadas nas diferentes técnicas empregadas. As análises calorimétricas demonstraram que a complexação ocorreu de forma espontânea e foi predominantemente dirigida por contribuição entrópica, enquanto os estudos computacionais permitiram elucidar os principais modos de encapsulamento molecular. A caracterização coloidal revelou a formação de nanoagregados supramoleculares estáveis em solução aquosa. Nos ensaios biológicos, os sistemas complexados apresentaram atividade antimicrobiana frente às linhagens de Staphylococcus aureus, além de potencial para reduzir biofilmes bacterianos e modificar a interação do cloreto de benzalcônio com a membrana celular. Em conjunto, os resultados demonstram que a complexação do cloreto de benzalcônio com β-ciclodextrina e hidroxipropil-β-ciclodextrina constitui uma estratégia promissora para o desenvolvimento de sistemas nanoestruturados com potencial aplicação no controle de infecções bacterianas e no aprimoramento de formulações antimicrobianas.
Abstract: hermodynamic, colloidal, computational, and microbiological properties, as well as their potential antimicrobial applications. The inclusion complexes were prepared by complexation followed by lyophilization and characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric and differential thermal analyses (TGA/DTA), proton nuclear magnetic resonance (1H NMR), two-dimensional NOESY experiments, isothermal titration calorimetry (ITC), dynamic light scattering (DLS), zeta potential, electrical impedance spectroscopy (EIS), and molecular modeling. In addition, microbiological assays were performed to determine the minimum inhibitory concentration (MIC), evaluate the eradication of preformed biofilms, and investigate the interaction of the systems with Staphylococcus aureus bacterial membranes. The results provided consistent evidence for the formation of inclusion complexes, as confirmed by the spectroscopic, thermal, structural, and thermodynamic changes observed using the different analytical techniques. Calorimetric analyses demonstrated that complex formation occurred spontaneously and was predominantly entropy-driven, while molecular modeling confirmed the stability of the complexes and elucidated the main molecular encapsulation mechanisms. Colloidal characterization revealed the formation of stable supramolecular nanoaggregates in aqueous solution. In the biological assays, the complexed systems exhibited antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, as well as the potential to reduce bacterial biofilms and modify the interaction between benzalkonium chloride and the bacterial cell membrane. Overall, the findings demonstrate that the complexation of benzalkonium chloride with β-cyclodextrin and hydroxypropyl-βcyclodextrin represents a promising strategy for the development of nanostructured systems with potential applications in the control of bacterial infections and the improvement of antimicrobial formulations.
Palavras-chave: Cloreto de benzalcônio
β-ciclodextrina
Hidroxipropil-β-ciclodextrina
Complexos de inclusão
Sistemas nanoestruturados
Atividade antimicrobiana
Staphylococcus aureus
Benzalkonium chloride
β-cyclodextrin
Hydroxypropyl-β-cyclodextrin
Inclusion complexes
Nanostructured systems
Antimicrobial activity
Staphylococcus aureus
CNPq: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Programa: Programa de Multicêntrico de Pós-Graduação em Bioquímica e Biologia Molecular
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21374
Data do documento: 3-Ago-2026
Aparece nas coleções:Doutorado Multicêntrico em Bioquímica e Biologia Molecular (T|eses))



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