Candida spp. e balão intragástrico : avaliação in vitro da formação de biofilmes mistos, virulência e potenciais estratégias profiláticas

Abstract

Resumo: O balão intragástrico (BIG) é um dispositivo médico amplamente utilizado no tratamento endoscópico da obesidade. No entanto, sua superfície de silicone pode favorecer a formação de biofilmes fúngicos, especialmente por espécies do gênero Candida, cujo comportamento em contextos clínicos ainda é subexplorado. Esta tese investigou, por meio de três estudos integrados, a formação, virulência e inibição de biofilmes fúngicos mistos em BIGs, com ênfase em Candida albicans e C. tropicalis. No primeiro estudo, demonstrou-se a formação natural de biofilmes em dispositivos explantados, com predominância de composições polimicrobianas, alta atividade metabólica e complexa organização estrutural, incluindo matriz extrapolimérica abundante. A análise bioquímica revelou significativa produção de biomassa e matriz extracelular, sugerindo que a acidez gástrica não inibe a colonização por Candida spp. Tais achados reforçam a relevância clínica dos biofilmes mistos, mesmo em ambientes hostis. No segundo estudo, avaliou-se o potencial de virulência dos isolados fúngicos por meio do modelo in vivo com larvas de Zophobas morio. Os dados demonstraram significativa letalidade associada aos biofilmes mistos, superior à observada em infecções por culturas monoespécies. Este resultado destaca a importância das interações interespécies na modulação da patogenicidade fúngica, fator frequentemente negligenciado na prática clínica. O terceiro estudo testou abordagens profiláticas inovadoras, incluindo o revestimento da superfície do BIG com plasma de argônio, deposição de ouro e revestimento com biomalha composta por policaprolactona, plurônico e prata. As superfícies modificadas apresentaram redução significativa na adesão fúngica, com inibição superior a 90% na formação de biofilmes mistos, sem alterar a integridade macroscópica do dispositivo. Os dados apontam para uma estratégia promissora na prevenção da colonização fúngica em dispositivos médicos. Como um todo, esta tese fornece evidências inéditas sobre a complexidade e virulência dos biofilmes fúngicos mistos em BIGs, propondo alternativas profiláticas com potencial translacional. Embora os resultados representem um avanço no conhecimento sobre o tema, permanecem lacunas importantes, como a origem exata dos isolados, mecanismos moleculares envolvidos na formação de biofilmes e a interação com a microbiota do hospedeiro, que devem ser exploradas em futuras investigações.

Abstract: The intragastric balloon (IGB) is a medical device widely used in the endoscopic treatment of obesity. However, its silicone surface may favor the formation of fungal biofilms, especially by species of the genus Candida, whose behavior in clinical settings is still underexplored. This thesis investigated, through three integrated studies, the formation, virulence and inhibition of mixed fungal biofilms on IGBs, with emphasis on Candida albicans and C. tropicalis. The first study demonstrated the natural formation of biofilms on explanted devices, with a predominance of polymicrobial compositions, high metabolic activity and complex structural organization, including abundant extrapolymeric matrix. Biochemical analysis revealed significant production of biomass and extracellular matrix, suggesting that gastric acidity does not inhibit colonization by Candida spp. These findings reinforce the clinical relevance of mixed biofilms, even in hostile environments. In the second study, the virulence potential of fungal isolates was evaluated using an in vivo model with Zophobas morio larvae. The data demonstrated significant lethality associated with mixed biofilms, higher than that observed in infections by monospecies cultures. This result highlights the importance of interspecies interactions in modulating fungal pathogenicity, a factor often overlooked in clinical practice. The third study tested innovative prophylactic approaches, including surface treatment of the intragastric balloon (BIG) with argon plasma etching, gold deposition, and coating with a biopolymeric mesh composed of polycaprolactone, Pluronic F127, and silver. The modified surfaces showed a significant reduction in fungal adhesion, with inhibition of >90% in the formation of mixed biofilms, without altering the macroscopic integrity of the device. The data point to a promising strategy for preventing fungal colonization on medical devices. Overall, this thesis provides unprecedented evidence on the complexity and virulence of mixed fungal biofilms in IGBs, proposing prophylactic alternatives with translational potential. Although the results represent an advance in knowledge on the subject, important gaps remain, such as the exact origin of the isolates, molecular mechanisms involved in biofilm formation and the interaction with the host microbiota, which should be explored in future investigations.