Introdução: A tuberculose é uma infecção curável causada pelo Mycobacterium tuberculosis. Requer tratamento prolongado e a combinação de vários fármacos implicando em efeitos colaterais que podem levar pacientes ao abandono do tratamento. Formulações de droga de liberação controlada como nanopartículas, nanoemulsões ou lipossomos têm tido sucesso contra doenças infecciosas. Em especial, brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) disperso em água pode formar lipossomos ou vesículas grandes (LV) ou fragmentos de bicamada (BF) que podem carrear drogas hidrofóbicas ou hidrofílicas e ademais, podem atuar como microbicidas. Objetivos: determinar atividade do DODAB contra Mycobacterium tuberculosis e M. smegmatis tanto isoladamente como em combinação com duas drogas tuberculostáticas, rifampicina (RIF) e isoniazida (ISO); determinar a incorporação de RIF e ISO em dispersões de DODAB. Material e Métodos: Dispersões de DODAB foram obtidas por vortexação (LV) ou sonicação (BF) e sua interação com as drogas foi avaliada por espectros óticos das drogas, espalhamento de luz dinâmico para medida de distribuição de tamanhos e potencial-zeta e diálise para determinação de incorporação dos fármacos em DODAB LV ou BF. Viabilidade de M. smegmatis ou M. tuberculosis foi determinada por contagem de viáveis em função de concentração de DODAB. Combinações DODAB/droga contra micobactérias foram avaliadas por determinação de concentração inibitória minima (CIM), em µg/ml. Resultados: DODAB mata M. smegmatis a partir de 4 µM de concentração e 1 h de interação e M. tuberculosis, em 100 µM e 120 h de interação. ISO resultou permeável através da bicamada de DODAB em contraste com RIF que adsorveu irreversivelmente nas bicamadas, resultando em 75% de incorporação com 0.1 e 2 mM de droga e DODAB, respectivamente. CIM de RIF contra M. smegmatis foi 32 e, em combinação com 2 de DODAB caiu para 2. Para M. tuberculosis CIM de 0,015 caiu para 0,007 em combinação com 4 DODAB. A combinação foi sinérgica contra M. smegmatis e de ação independente contra M. tuberculosis. / Introduction: Tuberculosis is potentially curable but remains a serious public health problem with large numbers of infected people in several countries. The long time that the patient should receive medication, associated with a large number of adverse effects often cause treatment failure. Nanoparticles, liposomes and emulsions have been used successfully in antibacterial therapy. In particular, dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayers in form of bilayer fragments (BF) or vesicles (LV) provided adequate environment for solubilization and stabilization of several drugs with an additional advantage: they acted as antimicrobial agents themselves. Objectives: investigation of DODAB bactericidal activity against mycobacteria, determination of entrapment efficiency for rifampicin (RIF) and isoniazid (ISO) in DODAB dispersions and determination of the DODAB/drug activity against Mycobacterium smegmatis and tuberculosis. Material and Methods: DODAB dispersions were obtained by sonication of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) synthetic lipid (BF)or by vortexing (LV) the lipid powder in aqueous solution. The physic-chemical characteristics of drugs in DODAB dispersions were determined from optical spectra and dynamic light scattering for evaluating size distribution and zeta-potentials. Drug incorporation in DODAB dispersions was determined from dialysis. Cell viability was determined from plating and colony forming unities (CFU) counting as a function of [DODAB]. Minimal inhibitory concentration (MIC) was obtained for drug or DODAB/drug combinations. Results: DODAB killed M. smegmatis and tuberculosis from 4¨µM (1 h interaction) and 100 µM (120 h interaction), respectively. Rifampicin drug particles above its solubilization limit could be solubilized by BF at 0.5 mM lipid. LV was leaky to ISO whereas RIF could be incorporated in BF or LV bilayer at high percentiles (0.1 mM RIF in 2 mM DODAB BF or LV). MIC for combination DODAB/RIF was 2/2 or 4/0.007 µg/mL whereas synergism index was 0.5 or 1.0 against M. smegmatis or M. tuberculosis, respectively. DODAB and RIF acted synergistically when tested against M. smegmatis.

A associação entre DNA de cadeia de longa e partículas catiônicas foi caracterizada por determinações de tamanho (espalhamento de luz dinâmico), análise de potencial-zeta, turbidimetria, estabilidade coloidal, microscopia de força atômica (AFM) e determinação de citotoxicidade dos arranjos contra a bactéria E. coli a partir da contagem de unidades formadoras de colônia (UFC). Partículas de poliestireno sulfato (PSS) de diversos tamanhos foram recobertas por uma bicamada de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e entituladas partículas biomiméticas catiônicas PSS/DODAB. Estas são altamente organizadas, catiônicas e monodispersas. Em seguida, por adição de λ, T5 ou T2-DNA, os arranjos supramoleculares PSS/DODAB/DNA foram obtidos e caracterizados em função da concentração de DNA e tamanho de partícula (80-700 nm). Em baixas concentrações de DNA, foram obtidos arranjos catiônicos PSS/DODAB/DNA de boa estabilidade coloidal, polidispersidade moderada e alta citotoxicidade contra E. coli. A partir da concentração de DNA correspondente à neutralização de cargas, foram obtidos arranjos neutros ou aniônicos de baixa estabilidade coloidal, alta polidispersidade e citotoxicidade moderada. Arranjos similares a nucleossomos foram visualizados por AFM para alguns arranjos na situação de neutralização de cargas (potencial-zeta igual a zero). Estão em perspectiva experimentos com DNA plasmidial que poderão revelar o papel do tamanho de partícula, carga e polidispersidade sobre a transfecção de genes em sistemas de células-modelo / The interaction between giant bacteriophage DNA and cationic biomimetic particles was characterized from sizing by dynamic light-scattering, zeta-potential analysis, turbidimetry, colloid stability, atomic force microscopy (AFM) and determination of cytotoxicity against E. coli from colony forming unities (CFU) counting. Firstly, polystyrene sulfate (PSS) particles with different sizes were covered by a dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer yielding the so called cationic biomimetic particles (PSS/DODAB). These cationic particles are highly organized, present a narrow size distribution and were obtained over a range of particle sizes. Thereafter, upon adding λ, T5 or T2-DNA to PSS/DODAB particles, supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA were obtained and characterized over a range of DNA concentrations and particle sizes (80-700 nm). Over the low DNA concentration range, PSS/DODAB/DNA assemblies were cationic, colloidally stable with moderate polydispersity and highly cytotoxic against E. coli. From DNA concentration corresponding to charge neutralization, neutral or anionic supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA exhibited low colloid stability, high polydispersity and moderate cytotoxicity. Some nucleosome mimetic assemblies were observed by AFM at charge neutralization (zetapotential equal to zero). In perspective are experiments with plasmid DNA which will possibly reveal the role of particle charge, size and polydispersity for PSS/DODAB/DNA mediated gene transfection

Introdução: A tuberculose é uma infecção curável causada pelo Mycobacterium tuberculosis. Requer tratamento prolongado e a combinação de vários fármacos implicando em efeitos colaterais que podem levar pacientes ao abandono do tratamento. Formulações de droga de liberação controlada como nanopartículas, nanoemulsões ou lipossomos têm tido sucesso contra doenças infecciosas. Em especial, brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) disperso em água pode formar lipossomos ou vesículas grandes (LV) ou fragmentos de bicamada (BF) que podem carrear drogas hidrofóbicas ou hidrofílicas e ademais, podem atuar como microbicidas. Objetivos: determinar atividade do DODAB contra Mycobacterium tuberculosis e M. smegmatis tanto isoladamente como em combinação com duas drogas tuberculostáticas, rifampicina (RIF) e isoniazida (ISO); determinar a incorporação de RIF e ISO em dispersões de DODAB. Material e Métodos: Dispersões de DODAB foram obtidas por vortexação (LV) ou sonicação (BF) e sua interação com as drogas foi avaliada por espectros óticos das drogas, espalhamento de luz dinâmico para medida de distribuição de tamanhos e potencial-zeta e diálise para determinação de incorporação dos fármacos em DODAB LV ou BF. Viabilidade de M. smegmatis ou M. tuberculosis foi determinada por contagem de viáveis em função de concentração de DODAB. Combinações DODAB/droga contra micobactérias foram avaliadas por determinação de concentração inibitória minima (CIM), em µg/ml. Resultados: DODAB mata M. smegmatis a partir de 4 µM de concentração e 1 h de interação e M. tuberculosis, em 100 µM e 120 h de interação. ISO resultou permeável através da bicamada de DODAB em contraste com RIF que adsorveu irreversivelmente nas bicamadas, resultando em 75% de incorporação com 0.1 e 2 mM de droga e DODAB, respectivamente. CIM de RIF contra M. smegmatis foi 32 e, em combinação com 2 de DODAB caiu para 2. Para M. tuberculosis CIM de 0,015 caiu para 0,007 em combinação com 4 DODAB. A combinação foi sinérgica contra M. smegmatis e de ação independente contra M. tuberculosis. / Introduction: Tuberculosis is potentially curable but remains a serious public health problem with large numbers of infected people in several countries. The long time that the patient should receive medication, associated with a large number of adverse effects often cause treatment failure. Nanoparticles, liposomes and emulsions have been used successfully in antibacterial therapy. In particular, dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayers in form of bilayer fragments (BF) or vesicles (LV) provided adequate environment for solubilization and stabilization of several drugs with an additional advantage: they acted as antimicrobial agents themselves. Objectives: investigation of DODAB bactericidal activity against mycobacteria, determination of entrapment efficiency for rifampicin (RIF) and isoniazid (ISO) in DODAB dispersions and determination of the DODAB/drug activity against Mycobacterium smegmatis and tuberculosis. Material and Methods: DODAB dispersions were obtained by sonication of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) synthetic lipid (BF)or by vortexing (LV) the lipid powder in aqueous solution. The physic-chemical characteristics of drugs in DODAB dispersions were determined from optical spectra and dynamic light scattering for evaluating size distribution and zeta-potentials. Drug incorporation in DODAB dispersions was determined from dialysis. Cell viability was determined from plating and colony forming unities (CFU) counting as a function of [DODAB]. Minimal inhibitory concentration (MIC) was obtained for drug or DODAB/drug combinations. Results: DODAB killed M. smegmatis and tuberculosis from 4¨µM (1 h interaction) and 100 µM (120 h interaction), respectively. Rifampicin drug particles above its solubilization limit could be solubilized by BF at 0.5 mM lipid. LV was leaky to ISO whereas RIF could be incorporated in BF or LV bilayer at high percentiles (0.1 mM RIF in 2 mM DODAB BF or LV). MIC for combination DODAB/RIF was 2/2 or 4/0.007 µg/mL whereas synergism index was 0.5 or 1.0 against M. smegmatis or M. tuberculosis, respectively. DODAB and RIF acted synergistically when tested against M. smegmatis.

A associação entre DNA de cadeia de longa e partículas catiônicas foi caracterizada por determinações de tamanho (espalhamento de luz dinâmico), análise de potencial-zeta, turbidimetria, estabilidade coloidal, microscopia de força atômica (AFM) e determinação de citotoxicidade dos arranjos contra a bactéria E. coli a partir da contagem de unidades formadoras de colônia (UFC). Partículas de poliestireno sulfato (PSS) de diversos tamanhos foram recobertas por uma bicamada de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e entituladas partículas biomiméticas catiônicas PSS/DODAB. Estas são altamente organizadas, catiônicas e monodispersas. Em seguida, por adição de λ, T5 ou T2-DNA, os arranjos supramoleculares PSS/DODAB/DNA foram obtidos e caracterizados em função da concentração de DNA e tamanho de partícula (80-700 nm). Em baixas concentrações de DNA, foram obtidos arranjos catiônicos PSS/DODAB/DNA de boa estabilidade coloidal, polidispersidade moderada e alta citotoxicidade contra E. coli. A partir da concentração de DNA correspondente à neutralização de cargas, foram obtidos arranjos neutros ou aniônicos de baixa estabilidade coloidal, alta polidispersidade e citotoxicidade moderada. Arranjos similares a nucleossomos foram visualizados por AFM para alguns arranjos na situação de neutralização de cargas (potencial-zeta igual a zero). Estão em perspectiva experimentos com DNA plasmidial que poderão revelar o papel do tamanho de partícula, carga e polidispersidade sobre a transfecção de genes em sistemas de células-modelo / The interaction between giant bacteriophage DNA and cationic biomimetic particles was characterized from sizing by dynamic light-scattering, zeta-potential analysis, turbidimetry, colloid stability, atomic force microscopy (AFM) and determination of cytotoxicity against E. coli from colony forming unities (CFU) counting. Firstly, polystyrene sulfate (PSS) particles with different sizes were covered by a dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer yielding the so called cationic biomimetic particles (PSS/DODAB). These cationic particles are highly organized, present a narrow size distribution and were obtained over a range of particle sizes. Thereafter, upon adding λ, T5 or T2-DNA to PSS/DODAB particles, supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA were obtained and characterized over a range of DNA concentrations and particle sizes (80-700 nm). Over the low DNA concentration range, PSS/DODAB/DNA assemblies were cationic, colloidally stable with moderate polydispersity and highly cytotoxic against E. coli. From DNA concentration corresponding to charge neutralization, neutral or anionic supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA exhibited low colloid stability, high polydispersity and moderate cytotoxicity. Some nucleosome mimetic assemblies were observed by AFM at charge neutralization (zetapotential equal to zero). In perspective are experiments with plasmid DNA which will possibly reveal the role of particle charge, size and polydispersity for PSS/DODAB/DNA mediated gene transfection