O uso associado de biocidas e membranas de biopolímeros é uma alternativa viável ao controle microbiológico de sistemas que envolvem a distribuição de água, em substituição a produtos mais agressivos, que podem causar danos ao ambiente e comprometer a sustentabilidade. A conclusão é tese de doutorado da farmacêutica bioquímica Raquel Vannucci Capelletti, defendida na Faculdade de Engenharia Química (FEQ) da Unicamp, sob a orientação da professora Ângela Maria Moraes. De acordo com a autora, o estudo abre uma ampla gama de aplicações para esta estratégia, principalmente a partir da combinação de biocidas com membranas de quitosana.

De acordo com Raquel, os micro-organismos estão presentes na Terra muito antes do surgimento da espécie humana. E é muito provável que sobrevivam a ela. Esses seres microscópicos podem ser encontrados nas mais variadas superfícies na natureza, assim como nos processos industriais concebidos pelo homem. Colônias deles podem se concentrar em interfaces úmidas na forma de filmes, formando o que os especialistas denominam de biofilmes. Estes podem ser encontrados, por exemplo, na superfície dos dentes ou em tubulações de água de indústrias, residências e hospitais.

A presença dos biofilmes nesses locais, observa Raquel, pode acarretar a propagação de agentes patogênicos para todo o ambiente, provocando eventualmente a contaminação de pessoas. “A presença de biofilmes em tubulações de água de hospitais, por exemplo, pode ser decisiva para a disseminação de doenças infecciosas, principalmente entre pessoas que estejam com o sistema imunológico debilitado, como é o caso de pacientes internados em UTIs. Por hipótese, essa contaminação pode se dar até mesmo no momento do banho, por meio da água do chuveiro”, alerta.

No caso de uma indústria alimentícia, prossegue a autora da tese, os biofilmes podem se desenvolver na superfície de tanques e tubulações responsáveis pelo processamento ou transporte dos alimentos, causando sérios riscos de contaminação ou de dano a equipamentos. Uma das maneiras de promover o controle microbiológico é a realização de procedimentos constantes de limpeza e sanitização. Uma das estratégias mais utilizadas é a aplicação de biocidas, substâncias com ação germicida. “Ocorre que o uso indiscriminado desses produtos para combater a atividade microbiana pode gerar culturas resistentes e causar corrosão em tubulações”, observa Raquel.

A pesquisadora destaca que a eliminação de biofilmes dos ambientes industriais, hospitalares e residenciais não é uma tarefa trivial. Embora esse tipo de procedimento possa ser feito com 100% de eficácia, nem sempre é recomendável que a erradicação dos micro-organismos seja completa, tanto por causa dos custos envolvidos, quanto por questões técnicas. “Alguns processos industriais podem conviver com pequenos agrupamentos de biofilmes. Entretanto, vale reforçar, pacientes com o quadro de saúde debilitado ou que utilizem próteses ou cateteres correm maiores riscos frente aos biofilmes”.

A água, lembra Raquel, é um composto essencial ao desenvolvimento dos seres vivos, inclusive dos micro-organismos. “Em outras palavras, onde houver água haverá atividade microbiana. Dependendo das condições desse meio aquoso, podemos ter maior ou menor quantidade de micro-organismos dispersos ou associados”, explica. Em sua pesquisa, Raquel promoveu o uso combinado de biocidas comerciais com membranas de biopolímeros com o objetivo de prevenir a contaminação pelos biofilmes. “Utilizamos biocidas de referência com ação preservante [duradoura] e sanitizante [efêmera]”, informa.

Quanto às membranas de biopolímeros, a pesquisadora utilizou materiais desenvolvidos no Laboratório de Engenharia de Biorreações e Colóides da FEQ. Foram testadas membranas produzidas com quitosana [substância obtida a partir da quitina, presente na carapaça dos crustáceos, notadamente caranguejos e camarões] e com alginato [cujas principais fontes são algumas espécies de alga], ambos de baixa toxicidade a humanos. A quitosana, por si só, apresenta apreciáveis propriedades antimicrobianas em determinadas condições de uso.

Já o alginato tem atividade mais limitada. “Durante os testes, foram cumpridas diversas etapas. Primeiramente, nós verificamos se era tecnicamente factível o uso das membranas produzidas com diferentes tipos de quitosana e com o alginato, de forma isolada ou associada a biocidas, em substituição a agentes químicos mais agressivos no controle microbiano”, detalha a pesquisadora.

Depois, Raquel avaliou a atividade antimicrobiana dos dispositivos contra micro-organismos usualmente aplicados para validação laboratorial destes sistemas e também contra culturas resistentes oriundas de sistema de água de ambientes industriais. Na sequência, ela procurou determinar a forma de atuação da membrana selecionada como a mais promissora, no caso a produzida a partir da quitosana, e o seu grau de eficácia. “O que pudemos constatar foi que o uso da quitosana e do alginato como materiais para a produção de membranas que incorporam agentes com atividades antimicrobianas se mostrou adequado para a finalidade de controlar o desenvolvimento de biofilmes formado por contaminantes comuns”, afirma.

Com base nas etapas cumpridas ao longo da pesquisa, a autora da tese propôs um conjunto de recomendações sobre os cuidados que devem ser adotados pelo segmento industrial. As sugestões também indicam diretrizes para outros ambientes suscetíveis a contaminações, como o segmento de processamento de alimentos, de artigos para uso humano e de amparo à saúde. Segundo Raquel, os ensaios que compuseram o estudo foram realizados em um vestiário localizado em uma unidade industrial que atua no processamento de produtos químicos para linha escolar, no qual foram identificados focos importantes de contaminação e, consequentemente, um elevado potencial de comprometimento da saúde humana.

Raquel considera que a pesquisa descortinou uma ampla gama de aplicações para o uso desse tipo de estratégia de controle microbiológico, particularmente o emprego da membrana de quitosana associada a biocidas. “Nós cogitamos dar continuidade ao estudo, dessa vez analisando a viabilidade de uso das membranas para recobrir superfícies de materiais em instalações de distribuição de água, a exemplo do que é feito com as membranas de osmose reversa. Isso permitiria, por exemplo, a incorporação de novas tecnologias de detecção de contaminantes por monitoramento computadorizado em tempo real, para a avaliação mais precisa do desempenho do sistema”, infere.

A farmacêutica bioquímica não contou com bolsa de estudo concedida por agências de fomento, mas teve o poio da empresa para a qual trabalha, a Thor Brasil Ltda, que cedeu seus laboratórios para a realização das análises, bem como a liberou em alguns dias da semana para participar dos estudos teóricos e experimentos na Unicamp. “Este tipo de parceria entre o setor privado e instituições de pesquisa de renome como a Unicamp, que resulta na formação de pessoal qualificado e no desenvolvimento de novas tecnologias, é muito importante para a cadeia produtiva e para o avanço do nosso país”, considera Raquel.

Publicação
Tese: “Análise da associação de agentes antimicrobianos a biopolímeros para o controle de biofilmes em ambientes suscetíveis ao desenvolvimento de contaminantes oriundos de água”
Autora: Raquel Vannucci Capelletti
Orientadora: Ângela Maria Moraes
Unidade: Faculdade de Engenharia Química (FEQ)