Desenvolvimento de hidrogel polimérico para impressão 3D : uma alternativa tópica para o manejo da criptococose cutânea

Abstract

A criptococose é uma infecção fúngica de difícil tratamento que ameaça a vida de indivíduos imunocomprometidos e imunocompetentes ao redor do mundo. Com diferentes apresentações clínicas, a manifestação cutânea da criptococose depende exclusivamente do esquema terapêutico já em prática, ou seja, sem uma abordagem tópica. Este estudo desenvolveu um hidrogel polimérico impresso tridimensionalmente (3D) para proporcionar uma alternativa econômica, ecológica e eficaz para o tratamento tópico da criptococose. Desde sua invenção na década de 1980, a impressão 3D tem sido amplamente investigada para aplicações em biomateriais personalizáveis e variadas formas farmacêuticas, incluindo aplicações em infecções microbianas. Nessa perspectiva, a compreensão de quais aplicações em saúde podem ser exploradas e quais materiais têm o potencial de incorporar substâncias ativas é extremamente importante, revelando quais áreas precisam de mais investigação. Portanto, foi realizada uma revisão sistemática para responder às possíveis aplicações, materiais e técnicas de impressão 3D, bem como quais doenças ainda precisam de atenção. A revisão sistemática revelou que regeneração de tecidos, ortopedia e revestimento de próteses foram as aplicações mais difundidas para materiais antimicrobianos impressos 3D. Os polímeros termoplásticos e naturais são os materiais mais empregados. A vancomicina foi a substância antimicrobiana mais incorporada. Nesse aspecto, as infecções bacterianas foram as mais investigadas, negligenciando as infecções virais e fúngicas. O hidrogel antifúngico desenvolvido apresentou boa capacidade de impressão e comportamento reológico. As propriedades espectroscópicas, térmicas e de inchamento confirmaram o efeito de reticulação e indicaram o potencial de aplicação em sistemas de liberação modificada. Além disso, foi observada uma atividade antifúngica in vitro notável contra cepas de Cryptococcus neoformans, formando uma zona de inibição significativa. O hidrogel apresentou viabilidade superior a 70% para todos os sistemas poliméricos fabricados. Nossos resultados indicam que o biomaterial impresso 3D desenvolvido tem potencial para futuras investigações in vivo e aplicação em testes clínicos.

Cryptococcosis is a worldwide fungal infection that threatens the lives of immunocompromised and immunocompetent individuals. With different clinical presentations, the cutaneous manifestation of cryptococcosis relies solely on the therapeutic regimen already in practice, i.e., without a topical approach. This study developed a 3D-printed polymeric hydrogel to create an affordable, eco-friendly, and effective alternative for the topical management of cryptococcosis. Since its invention in the 1980s, 3D printing has been widely investigated for applications in personalizable biomaterials and various pharmaceutical forms, including microbial infection applications. In this perspective, the understanding of which healthcare applications can be explored for 3D-printed biomaterials and which materials have the potential to incorporate active substances is extremely important, revealing which areas need further investigation. Therefore, a systematic review was carried out to answer the possible applications, materials, and techniques of 3D printing and which diseases still need attention in this area. The systematic review revealed that applications in tissue regeneration, orthopedics, and prosthesis coating were the most widespread applications for antimicrobial 3D-printed materials. Thermoplastic and natural polymers are the most widely used materials. Vancomycin was the most incorporated antimicrobial substance. In this respect, bacterial infections have been the most investigated, neglecting viral and fungal infections. The developed hydrogel showed good printability and rheological performance. Spectroscopic, thermal, and swelling properties confirmed the crosslinking effect and indicated the potential for application in modified-release systems. In addition, remarkable in vitro antifungal activity was observed against Cryptococcus neoformans strains, forming a significant inhibition zone. The hydrogel showed viability surpassing 70% for all fabricated polymeric systems. Our results indicate that the developed 3D-printed biomaterial has the potential for future in vivo investigations and application in clinical trials.