Biopolímero produzido a partir da cana-de-áçucar para cicatrização cutânea

Sugar cane biopolymer in cutaneous healing

Resumos

An extracelular polysaccharide was produced through microbiology, using the ZSP bacteria isolated in the Industrial Microbiological Laboratory of the Sugar cane Experimental Station at Carpina/UFRPE, Pernambuco, Brazil, presenting exceptional process capacity. The principal monosaccharides present in the ¹soluble fraction were glucose (87.6%), xylose (8.6%), mannose (0.8%), ribose (1.7%), galactose (0.1%), arabinose (0.4%) and the glucuronic acid (0.8%). Due to the high rate of injuries that occur with domestic animals and the search for simple, economical alternatives that would be capable of giving ideal conditions for the healing process, extensive testing was done with the biopolymer produced by sugar cane in animals that had cutaneous wounds, so as to evaluate the reepitelization process. It was observed from the testing results that there was better skin granulation, better infection control, and less healing time, which allowed the conclusion that the biopolymer contributed favorabably in the healing process, and could be used in cutaneous injuries.

Sugar cane; New products; Healing; Wound; Dressing

BIOPOLÍMERO PRODUZIDO A PARTIR DA CANA-DE-AÇÚCAR PARA CICATRIZAÇÃO CUTÂNEA

Maria Cristina de Oliveira Cardoso Coelho¹

Patrícia Gallindo Carrazoni ²

Vanda Lúcia da Cunha Monteiro ²

Francisco de Assis Dutra Melo ³

Rinaldo Aparecido Mota ⁴

Fernando Tenório Filho ⁵

Coelho COC, Carrazoni PG, Monteiro VLC, Melo FAD, Mota A, Filho FT. Biopolímero produzido a partir da cana-de-áçucar para cicatrização cutânea. Acta Cir Bras 2001; 17 (supl. 1):11-13.

RESUMO

Um polissacarídeo extracelular foi produzido por via microbiológica, através da bactéria ZSP isolada no Laboratório de Microbiologia Industrial da Estação Experimental de Cana-de-Açúcar do Carpina/UFRPE, apresentando excepcional capacidade de processo. Os principais monossacarídeos presentes na fração solúvel foram glicose (87,6%), xilose (8,6%), manose (0,8%), ribose (1,7%), galactose (0,1%), arabinose (0,4%) e o ácido glucurônico (0,8%). Devido ao alto índice de traumatismos que acomete os animais domésticos e a busca por alternativas simples, econômicas e capazes de proporcionar condições ideais para cicatrização, foram realizados os testes com o biopolímero produzido a partir da cana-de-açúcar em animais portadores de feridas cutâneas, a fim de avaliar a reepitelização.

Observou-se o aumento do tecido de granulação, controle da infecção e diminuição do tempo de cicatrização, permitindo concluir que o biopolímero contribui para o processo cicatricial, podendo ser utilizado em feridas cutâneas.

DESCRITORES: Cana-de-açúcar. Novos produtos. Cicatrização. Feridas. Curativos.

Coelho COC, Carrazoni PG, Monteiro VLC, Melo FAD, Mota RA, Filho FT. Sugar cane biopolymer in cutaneous healing. Acta Cir Bras 2001; 17 (supl. 1):11-13.

SUMMARY

An extracelular polysaccharide was produced through microbiology, using the ZSP bacteria isolated in the Industrial Microbiological Laboratory of the Sugar cane Experimental Station at Carpina/UFRPE, Pernambuco, Brazil, presenting exceptional process capacity. The principal monosaccharides present in the ¹soluble fraction were glucose (87.6%), xylose (8.6%), mannose (0.8%), ribose (1.7%), galactose (0.1%), arabinose (0.4%) and the glucuronic acid (0.8%). Due to the high rate of injuries that occur with domestic animals and the search for simple, economical alternatives that would be capable of giving ideal conditions for the healing process, extensive testing was done with the biopolymer produced by sugar cane in animals that had cutaneous wounds, so as to evaluate the reepitelization process. It was observed from the testing results that there was better skin granulation, better infection control, and less healing time, which allowed the conclusion that the biopolymer contributed favorabably in the healing process, and could be used in cutaneous injuries.

SUBJECT HEADINGS: Sugar cane. New products. Healing. Wound. Dressing.

INTRODUÇÃO

Muitos microrganismos têm a habilidade de sintetizar polissacarídeos extracelulares ou excretados como polímeros solúveis ou insolúveis¹. Neste aspecto, a quantidade de estruturas estudadas é relativamente pequena a nível mundial. Nos últimos anos cresce o interesse pelo isolamento e identificação de polissacarídeos microbianos e suas aplicações, como por exemplo: a celulose bacteriana usada em países asiáticos na alimentação², cujas propriedades são diferentes da celulose de madeira e abrem novas utilizações industriais. Diversas aplicações potenciais para celulose bacteriana incluem, entre outros, o diafragma acústico, pele artificial, membranas de filtros, elemento aditivo para papel, fibra dietética³. Após definição, foi obtida excelente taxa conversão dos açúcares em biopolímero, tendo-se iniciado testes de cicatrização em animais.

A evolução do processo cicatricial envolve uma série de eventos que, em conjunto, representam uma tentativa de manter a estrutura anatômica e a função normal da região. Neste fenômeno, vários fatores estão envolvidos, ressaltando que o desequilíbrio ou ausência de elementos pode, principalmente a formação do colágeno, comprometer o resultado final da cicatrização.

O alto índice de perdas cutâneas que acomete os animais e a busca por alternativas simples e de baixo custo, capazes de proporcionar condições ideais para o desenvolvimento do processo cicatricial, a aplicação tópica do açúcar sobre a ferida, representa uma opção adicional para o arsenal terapêutico já existente. O uso do açúcar para tratamento de feridas está descrito desde a antigüidade. O efeito do açúcar no tratamento de feridas infectadas ou não, é mais comumente atribuído aos efeitos bactericida ou bacteriostático, à oferta de nutrientes às células lesadas, à diminuição do edema local pela ação liposcópica, à estimulação dos macrófagos e à formação rápida do tecido de granulação⁴. Em estudo in vitro, Rahal et al., em 1983⁵, concluíram que o açúcar apresentou atividade bactericida para Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa e Klebsiela e bacteriostático para Bacillus subtilis. Este achado segundo Bergman et al., em 1983⁶, deve-se ao baixo pH e a hipertonicidade provocada no meio pela presença do açúcar, que inibe o crescimento bacteriano.

O açúcar é capaz de acelerar a cicatrização nas fases iniciais do processo⁷, diminuindo o índice de contaminação bacteriana e a formação do tecido de granulação precoce em feridas topicamente tratadas⁸. Pelo exposto e considerando que este tipo de tratamento é economicamente viável para várias camadas sociais, este trabalho teve como objetivo avaliar o processo cicatricial em perdas cutâneas com a aplicação tópica do biopolímero de cana-de-açúcar sobre a ferida.

MÉTODOS

O microrganismo foi isolado na Estação Experimental de Cana-de-Açúcar do Carpina/Divisão de Indústria/UFRPE. A identificação do microrganismo foi realizada no Instituto de Antibióticos da Universidade Federal de Pernambuco. A matéria prima utilizada foi o melaço produzido por empresas açucareiras do Estado de Pernambuco. A cultura foi inoculada em erlenmeyers à 30ºC, com o período máximo de processo em torno de sete dias. O material produzido foi seco em estufa, com circulação de AR e, posteriormente, esterilizado em autoclave à 120ºC, 30 minutos, resultando em películas com espessura aproximada entre 3 a 5mm.

Os trabalhos desenvolvidos no Hospital Veterinário, do Departamento de Medicina/UFRPE, em animais com perdas de pele, provocadas por traumas diversos ou exérese de tumores com indicação de cicatrização por segunda intenção, foram realizado com autorização prévia do proprietário e acompanhamento por visitas periódicas hospitalar.

As feridas foram inicialmente tratadas com lavagem exaustiva da área utilizando-se cloreto de sódio a 0,9% e polivinilpirrolidona-iodo. Posteriormente, foram submetidas à nova lavagem com cloreto de sódio a 0,9%, quando se procedeu ao debridamento de tecido necrótico, retirada de corpos estranhos e aplicação do biopolímero da cana-de-açúcar em toda perda cutânea. A área lesionada foi envolvida com atadura de crepom, seguida de curativo em malha.

As trocas das películas foram realizadas com 24 horas com conduta semelhante ao momento da primeira aplicação e a cada 48 horas, onde se procedia a lavagem com soro fisiológico antes da colocação do biopolímero.

Durante todo o processo de cicatrização, o animal, quando necessário, permaneceu com colar elisabetano, recebendo os cuidados de alimentação e manejo do proprietário.

As avaliações clínicas foram feitas, inicialmente, com 24 horas e, a seguir, a cada 48 horas, observando-se presença de edema, hiperemia, dor, secreção, formação de crosta, tecido de granulação e cicatricial além de reações dermatológicas.

Para avaliação de possíveis microrganismos envolvidos na contaminação da ferida, foram realizadas coletas através de "swabs" que foram encaminhados para cultura, isolamento e identificação bacteriana. Para identificação dos cocos gram positivos e bactérias gram negativos, utilizaram-se os critérios recomendados por Carter, em 1988⁹. A ferida foi considerada cicatrizada quando toda a área lesionada foi preenchida por tecido cicatricial.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Testes experimentais foram realizados no Hospital Veterinário/UFRPE, em animais que apresentaram perdas cutâneas provenientes de acidentes automobilísticos, queimaduras, lesões provocadas por banhos carrapaticidas, ferimento por arma branca e deiscências após exérese de neoplasias. As feridas variaram de cinco a vinte cm de tamanho no seu diâmetro maior e, de modo geral, eram irregulares, atingindo a tela subcutânea. Em alguns casos, foram observadas perdas de músculos, ligamentos e tendões, além de exposição óssea Apesar da origem diversa dos traumas atendidos no Hospital Veterinário, o processo cicatricial, ocorreu de forma semelhante no organismo, o que difere entre os animais são as intercorrências que podem acontecer durante a evolução da cicatrização. De maneira uniforme, todas as feridas evoluíram de forma semelhante e não se observou retardo na formação da cicatriz. Como a cicatrização ocorre devido a um mecanismo competitivo entre a síntese e lise do colágeno¹⁰, fatores que predispõem a ferida frente à infecção como bactérias, tecido desvitalizado, presença de corpo estranho, hematomas, seromas, drenagem insuficiente e tensão¹¹ devem ser eliminadas. Neste trabalho, os cuidados iniciais na ferida foram direcionados a fim de se obter um maior controle nas possíveis variáveis relacionadas com a presença de infecção. Assim, como todas as feridas estavam contaminadas ou infectadas e fatores adversos locais foram retirados, a película de cana-de-açúcar provavelmente determinou o controle da infecção através do efeito bacteriostático ou bactericida sobre o microrganismo^4,5. Este controle foi observado clinicamente pela redução gradual da secreção presente nas feridas nas primeiras avaliações. Concomitantemente, novos "swabs" foram realizados para confirmação dos resultados clínicos, demonstrando resultados negativos.

Os resultados da colheita da secreção no primeiro dia de avaliação demonstraram que todas as feridas estavam contaminadas com diversidade nos microrganismos encontrados. Dentre eles, o Staphylococcus aureus e a Escherichia coli foram mais freqüentes, provavelmente, devido ao primeiro pertencer à flora transitória situada na superfície da pele com capacidade de tornar-se, transitoriamente, residente em meio habitualmente adverso^5,12. Bastonetes gram-negativos como Escherichia e Proteus sp, abundantes no trato digestivo, ocorreram na ferida, provavelmente, devido à proximidade da região anal e hábitos inerentes ao animal. Klebisiela pneumoniae e Shigella somei também foram identificados na secreção inicial da ferida O biopolímero de cana-de-açúcar, constituído de açúcares, forma uma película estável, a qual, quando em contato com os fluidos da ferida, libera uma quantidade de açúcar capaz de concentrar o meio e ocasionar uma hiperosmolaridade. Provavelmente, a temperatura local também contribui para a liberação de açúcar da película, uma vez que foi observada maior presença nas fases iniciais do processo cicatricial. Como este período corresponde a fase inflamatória da cicatrização e, conseqüentemente, há formação de exsudato, tumor, turgor, rubor e dor¹³, o aumento do calor local contribuiu na decomposição da película, facilitando a liberação do açúcar no leito da ferida, provocando a hipertonicidade do meio⁶. Porém, mais importante é lembrar que nas feridas supuradas o açúcar é diluído rapidamente devido à ação higroscópica que ele provoca o que, no tratamento com açúcar granulado, são necessárias novas aplicações em torno de três vezes ao dia para este efeito ser mantido. Entretanto, como o biopolímero é uma película estável composta de açúcares, a liberação dos seus constituintes ocorreu de forma gradual e de acordo com a presença de exsudato. Inicialmente, observou-se secreção de cor marrom presente no leito da lesão diminuindo em quantidade com a evolução do processo. Em torno do terceiro dia, foram observados resultados ao exame microbiológico da secreção.

As feridas que apresentaram o Staphylococcus aureus na avaliação inicial evoluíram de forma semelhante às demais, demonstrando que apesar deste microrganismo apresentar uma pressão higroscópica interna maior que outras bactérias e maior índice de resistência¹⁴, ocorreu o controle da infecção com a aplicação do biopolímero, provavelmente devido a maior liberação de açúcar ou à presença constante deste sobre a lesão.

Observou-se que com o tempo (em média as trocas ocorreram a cada 48h) a película apresentava-se mais flexível, delgada e com coloração mais clara. O biopolímero sobre a ferida favoreceu a ação higroscópica e, conseqüentemente, a desidratação das bactérias presentes no leito. Esta concentração do soluto na lesão conduz à desidratação que, clinicamente, produz dor⁵, observada nos animais através do comportamento inquieto, tentativa de contato com a ferida, além de grunidos no momento da aplicação da película.

Esta reação de hiperosmolaridade é considerada também como irritante e como fator positivo para o processo cicatricial por estimular a granulação¹⁴. De fato, observou-se neste trabalho, que o tecido de granulação demonstrou crescimento acelerado na fase inicial da reepitelização, ocorrendo em média ao quinto dia após o início do tratamento e preenchendo todo o espaço da ferida Com relação ao tempo cicatricial, observou-se que todas as feridas, tratadas com o biopolímero de cana-de-açúcar, evoluíram sem intercorrências, demonstrando um tempo cicatricial menor com feridas de igual porte atendidas no Hospital Veterinário da Universidade Federal Rural de Pernambuco e tratadas com terapêutica convencional a base de anti-sépticos e pomadas cicatrizantes. Resultados semelhantes foram obtidos por Prata et al., em 1988⁸ e Medeiros et al., em 1991¹⁵ e utilizando açúcar em feridas infectadas e produzidas de forma asséptica em ratos.

CONCLUSÕES

O biopolímero de cana-de-açúcar determinou o controle da infecção pelo efeito bacteriostático ou bactericida. Este controle foi observado clinicamente pela redução gradual da secreção presente nas feridas, nas avaliações.

A aplicação da película do biopolímero apresentou um comportamento estável com liberação gradual de seus constituintes de acordo com a presença do exsudado da ferida.

O biopolímero sobre a ferida favoreceu a ação higroscópica e, conseqüentemente, a desidratação que clinicamente produz dor observada em animais pelo seu comportamento irrequieto.

Verificou-se o crescimento acelerado do tecido de granulação na sua fase inicial da reepitelização ocorrendo, em média, no quinto dia após o início do tratamento com o preenchimento de todo o espaço da ferida.

O biopolímero produzido a partir da cana-de-açúcar poderá ser utilizado em feridas cutâneas, levando em conta os aspectos relacionados ao comportamento terapêutico, baixo custo econômico e simplicidade de aplicação.

1. Prof. Drª. Adjunta - Clínica Cirúrgica Depto. de Medicina Veterinária/UFRPE, Rua Dom Manoel, s/n - Dois Irmãos. Recife- PE. 52171-900. Fone: 33021400 ou 33021401 [e-mail]

2. Acadêmicas de Pós-graduação do Curso de Mestrado em Medicina Veterinária UFRPE

3. Químico Industrial, pesquisador responsável pela Divisão de Indústria da Estação Experimental do Carpina. Recife-PE.

4. Prof. Dr. Adjunto - Doenças Infecto-Congiosas-Bacteriose Depto de Medicina Veterinária/UFRPE

5. Médico Veterinário Autônomo

• 1. Sutherland IW. Biotechnology of microbial exopolysaccharides, Cambridge, Cambridge University, 1990; 151p.
• 2. Okiyama A, Motoki M, Yamanaka. Bacterial cellulose II. Processing of the gelatinous cellulose for food materials. Food Hydrocolloids 1992; 6: 479-487.
• 3. Okiyama A, Kano H, Shirae H et al. Bacterial cellulose I. Two-stage fermentation process for cellulose production by Acetobacter aceti Food Hydrocolloids 1992; 6: 471-477.
• 4. Paim S, Mafra Júnior C, Tostes R. Uso tópico do açúcar em feridas. Rev Méd Minas Gerais 1991; 1:888-890.
• 5. Rahal F, Mimica I, Pereira V et al. O açúcar no tratamento local das infecções das feridas cirúrgicas. Rev Col Bras Cir 1983; 10: 135-136.
• 6. Bergman A, Yanal J, Weiss J et al. Acceleration of wound healing by topical applications of honey. Am J Surg 1983; 145: 374-376.
• 7. Biondo-Simões M, Lima E, Rosário M et al. Açúcar e ácido acexâmico na cicatrização de feridas cutâneas em ratos. Acta Cir Bras 1993; 8: 83-86.
• 8. Prata M, Haddad C, Goldenberg S. et al. Uso tópico do açúcar em ferida cutânea. Estudo experimental em rato. Acta Cir Bras 1988; 3:43-48.
• 9. Carter GR. Fundamentos de bacteriologia e micologia veterinária. Roca, São Paulo, 1988; 249p.
• 10. Corsi R, Corsi P, Pirana Set al. Fatores que prejudicam a cicatrização das feridas cutâneas: revisão de literatura. Rev Bras Cir 1995; 85: 47-53.
• 11. Salgado Filho I, Zanini S. Reparação dos traumas de pele e tecidos moles. In: Melega J, Zanini S, Psillakis J. Cirurgia Plástica. 2 ed. Medsi, São Paulo, 1992; 139-245.
• 12. Barbosa H, Souza JA. A ferida operatória. In: BARBOSA, H. Controle clínico do paciente cirúrgico. 5 ed. Atheneu, São Paulo, 1986; 99-113.
• 13.Knighton D, Fiegel V. Macrophage derived growth factors in wound healing: regulation of growth factor production by the oxygen microenvironment. Am Rev Resp Dis 1989; 140: 1108.
• 14.Raiser A, Badke M. Terapia de infecções cirúrgicas com jatos de solução salina e açúcar granulado. Rev Bras Med Vet 1987; 9:125-128.
• 15.Medeiros A, Freire T, Medeiros P et al. O açúcar e a solução de nutrição parenteral no tratamento das feridas infectadas. Estudo experimental. Rev Bras Cir 1991; 81:11-14.

NOTAS

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  24 Out 2002
• Data do Fascículo
  2002