Atividade antimicrobiana e antibiofilme de nanopartículas de prata frente a isolados de Salmonella Enteritidis e Salmonella Heidelberg de origem avícola

Abstract

Salmonella spp. é uma das principais causas de doenças transmitidas por alimentos em humanos. Salmonella Enteritidis e Salmonella Heidelberg estão entre os sorovares mais predominantes nas granjas avícolas e apresentam habilidade em formar biofilmes em diversas superfícies. As nanopartículas de prata (AgNPs) são conhecidas por serem altamente tóxicas para microrganismos Gram-negativos e Gram-positivos, incluindo-se bactérias multirresistentes. No entanto, o efeito antimicrobiano e antibiofilme das AgNPs contra os diferentes patógenos de importância para a indústria avícola não está totalmente elucidado. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar a atividade in vitro de AgNPs obtidas por dois métodos de síntese (A1 e A2) e de um composto de polihexametileno biguanida associado a quaternário de amônio contra S. Enteritidis e S. Heidelberg de origem avícola. Além disso, as atividades de antiformação e remoção de biofilmes em placas de poliestireno e em cupons de polietileno de alta densidade (PEAD) também foram estimadas. A concentração inibitória mínima (CIM) e a concentração bactericida mínima (CBM) das AgNPs A1 foram determinadas por um método de microdiluição em caldo. AgNPs A1 exibiram atividade bacteriana contra S. Enteritidis com valores de CIM que variaram entre 17 e 25 μg/mL e de CBM entre 18 e 50 μg/mL. As AgNPs A1 (12,5 μg/mL, 25 μg/mL e 125 μg/mL) inibiram a formação de biofilmes de S. Enteritidis em 42,06%, 75,70% e 99,46%, respectivamente. Já as AgNPS A2 (125 μg/mL) apresentaram um percentual de inibição de apenas 14,72% para as cepas analisadas, o qual foi significativamente inferior ao das AgNPs A1. Os percentuais de erradicação de biofilme em microplacas de poliestireno pelas AgNPs A1 (250μg/mL) variaram entre 15,92% e 57,73% e não ultrapassaram 31,79% quando expostos às AgNPs A2 na mesma concentração. Nos tratamentos utilizando cupons de PEAD, simulando superfícies utilizadas em avicultura, as AgNPs A1 mostraram-se a melhor opção na remoção dos biofilmes, seguidas pela ação do sanitizante. A média de redução das amostras de S. Enteritidis tratadas com AgNPs A1 (200ppm) e sanitizante (2600 ppm), no tempo de contato de 10 minutos, foi de 3,91 log10UFC. cm-2 e 2,57 log10UFC. cm-2, respecticamente. A média de redução das cepas de S. Enteritidis tratadas por 30 minutos com AgNPs A1 resultou em uma diferença de 1,76 log10UFC. cm-2 em relação ao tempo de 10 minutos. As AgNPs foram capazes de promover redução significativa de S. Enteritidis e S. Heidelberg, sendo que as AgNPs A1 apresentaram melhores resultados com relação à inibição e erradicação de biofilmes. As nanopartículas e os desinfetantes apresentaram capacidade de controlar biofilmes maduros de S. Enteritidis isolados de fontes avícolas. Apesar do sanitizante também ter sido eficaz no controle de biofilmes de Salmonella, foi necessária a sua utilização em maiores concentrações.

Salmonella spp. it is one of the main causes of foodborne illness in humans. Salmonella Enteritidis and Salmonella Heidelberg are among the most prevalent serovars on poultry farms and have the ability to form biofilms on different surfaces. Silver nanoparticles (AgNPs) are known to be highly toxic to Gram-negative and Gram-positive microorganisms, including multidrug-resistant bacteria. However, the antimicrobial and antibiofilm effect of AgNPs against different pathogens of importance to the poultry industry is not fully elucidated. Therefore, the aim of this study was to evaluate the in vitro activity of AgNPs obtained by two synthesis methods (A1 and A2) and a polyhexamethylene biguanide compound associated with quaternary ammonium against S. Enteritidis and S. Heidelberg of poultry origin. In addition, antiformation and biofilm removal activities on polystyrene plates and on high density polyethylene (HDPE) coupons were also estimated. The minimum inhibitory concentration (MIC) and the minimum bactericidal concentration (MBC) of AgNPs A1 were determined by a broth microdilution method. AgNPs A1 exhibited bacterial activity against S. Enteritidis with MIC values ranging between 17 and 25 μg/ml and CMB between 18 and 50 μg/ml. AgNPs A1 (12.5 μg/ml, 25 μg/ml and 125 μg/ml) inhibited S. Enteritidis biofilm formation by 42.06%, 75.70% and 99.46%, respectively. AgNPS A2 (125 μg/mL) showed an inhibition percentage of only 14.72% for the strains analyzed, which was significantly lower than that of AgNPs A1. The percentages of biofilm eradication in polystyrene microplates by AgNPs A1 (250μg/mL) ranged between 15.92% and 57.73% and did not exceed 31.79% when exposed to AgNPs A2 at the same concentration. In treatments using HDPE coupons, simulating surfaces used in poultry farming, AgNPs A1 proved to be the best option for removing biofilms, followed by the action of the sanitizer. The mean reduction of S. Enteritidis samples treated with AgNPs A1 (200ppm) and sanitizer (2600ppm), in the contact time of 10 minutes, was 3.91 log10UFC. cm-2 and 2.57 log10 CFU. cm-2, respectively. The mean reduction of S. Enteritidis strains treated for 30 minutes with AgNPs A1 resulted in a difference of 1.76 log10 CFU. cm-2 in relation to the time of 10 minutes. AgNPs were able to promote significant reduction of S. Enteritidis and S. Heidelberg, and AgNPs A1 showed better results in relation to inhibition and eradication of biofilms. The nanoparticles and disinfectants were able to control mature biofilms of S. Enteritidis isolated from poultry sources. Although the sanitizer was also effective in controlling Salmonella biofilms, it was necessary to use it in higher concentrations.