Material cimentício fotocatalítico com atividade antimicrobiana: avanços e desafios no ambiente da área da saúde
Photocatalytic cement material with antimicrobial activity: advances and challenges in the healthcare environment
Publication year: 2021
Theses and dissertations in Portugués presented to the Universidade de São Paulo Escola de Enfermagem to obtain the academic title of Mestre. Leader: Watanabe, Evandro
O material cimentício com dióxido de titânio (TiO2) pode representar uma opção viável devido suas propriedades fotocatalítica, autolimpante e antimicrobiana no ambiente da área da saúde. O objetivo desta pesquisa foi determinar os avanços e desafios da atividade antimicrobiana do material cimentício fotocatalítico com TiO2, no que concerne a possível aplicabilidade no ambiente da área da saúde. Uma revisão integrativa foi efetuada acerca da possível aplicabilidade do material cimentício fotocatalítico com TiO2 no ambiente da área da saúde. Além disso, a atividade antibacteriana de soluções aquosas e material cimentício fotocatalítico com TiO2 em diferentes concentrações e exposições a radiações luminosas foram avaliadas, por meio da técnica de difusão em camada dupla de ágar. A revisão integrativa foi realizada no portal PubMed e nas bases Web of Science, SCOPUS, EMBASE e Engineering Village com a inclusão de estudos primários quanto a temática, publicados online até março de 2021, em português e inglês. A etapa experimental / laboratorial foi realizada em triplicata com o emprego da cepa padrão Escherichia coli (ATCC 25922) e as soluções aquosas e material cimentício fotocatalítico com TiO2 em diferentes concentrações (0, 5 e 15%) e exposições às radiações ultravioleta A (UV-A) a 15W e 365nm e diodo emissor de luz (LED) a 18W durante 8 e 10h. Cabe salientar que houve a inclusão de solução de clorexidina a 0,12% e amostras submetidas à ausência de exposição à radiação luminosa (escuro) como controles experimentais. Na técnica de difusão em camada dupla de ágar, Mueller Hinton Agar foi distribuído em placas de Petri (90x15mm) esterilizadas formando uma camada base de 12,0mL. Após a solidificação do meio de cultura, 8,0mL de Mueller Hinton Agar contendo 106UFC/mL do inóculo bacteriano foi distribuído sobre a camada base para formar a camada seed. Em seguida, em cada placa foram confeccionados poços para adição de 20,0µL das soluções ou dos espécimes do material cimentício fotocatalítico. Decorrido os períodos pré-incubação das amostras à temperatura ambiente por 2h, as placas foram incubadas a 37ºC por 24h e a leitura dos diâmetros dos halos de inibição (mm) mensurada. Na revisão integrativa, os resultados mostraram um total de sete estudos primários com diferentes metodologias microbiológicas in vitro, concentrações e exposições a radiações luminosas de soluções e materiais cimentícios fotocatalíticos. Em referência à etapa experimental / laboratorial, não houve atividade antibacteriana conclusiva de qualquer solução ou material cimentício fotocatalítico com TiO2, apesar de alguns resultados terem demonstrado halos de inibição tênues ao redor de algumas amostras do material cimentício fotocatalítico. Em conclusão, não há consenso na literatura científica acerca da atividade antimicrobiana de material cimentício fotocatalítico com TiO2. Ainda, conforme a metodologia empregada neste estudo, a atividade contra E. coli das soluções aquosas e do material cimentício fotocatalítico com TiO2 não foi evidenciada, sendo que avanços e desafios no controle de contaminação e risco de infecção microbiana no ambiente da área da saúde continuam
The cementitious material with titanium dioxide (TiO2) may represent a viable option due to its photocatalytic, self-cleaning and antimicrobial properties in the healthcare environment. The objective of this research was to determine the advances and challenges of the antimicrobial activity of the photocatalytic cement material with TiO2, with regard to the possible applicability in the health area. An integrative review was carried out on the possible applicability of the photocatalytic cement material with TiO2 in the healthcare environment. In addition, the antibacterial activity of aqueous solutions and photocatalytic cementitious material with TiO2 in different concentrations and exposures to light radiation were evaluated using the double layer agar diffusion technique. The integrative review was carried out on the PubMed portal and on the Web of Science, SCOPUS, EMBASE and Engineering Village databases with the inclusion of primary studies on the subject, published online until March 2021, in Portuguese and English. The experimental / laboratory stage was carried out in triplicate using the standard strain Escherichia coli (ATCC 25922) and aqueous solutions and photocatalytic cement material with TiO2 in different concentrations (0, 5 and 15%) and radiation exposures to ultraviolet A (UV-A) at 15W and 365nm and light emitting diode (LED) at 18W for 8 and 10am. It should be noted that there was the inclusion of 0.12% chlorhexidine solution and samples subjected to the absence of exposure to light radiation (dark) as experimental controls. In the double agar diffusion technique, Mueller Hinton Agar was distributed in sterile Petri dishes (90x15mm) forming a base layer of 12.0mL. After solidification of the culture medium, 8.0mL of Mueller Hinton Agar containing 106CFU/mL of the bacterial inoculum was distributed onto the base layer to form the seed layer. Then, in each plate, wells were made to add 20.0µL of the solutions or specimens of the photocatalytic cement material. After the pre-incubation periods of the samples at room temperature for 2h, the plates were incubated at 37ºC for 24h and the reading of the diameter of the inhibition halos (mm) was measured. In the integrative review, the results showed a total of seven primary studies with different in vitro microbiological methodologies, concentrations, and exposures to light radiation of solutions and photocatalytic cement materials. In reference to the experimental / laboratory stage, there was no conclusive antibacterial activity of any solution or photocatalytic cement material with TiO2, although some results have shown faint inhibition halos around some samples of the photocatalytic cement material. In conclusion, there is no consensus in the scientific literature about the antimicrobial activity of photocatalytic cement material with TiO2. Moreover, according to the methodology used in this study, the activity against E. coli from aqueous solutions and the photocatalytic cement material with TiO2 was not evidenced, and advances and challenges in the contamination control and microbial infection risk in the health area continue