Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Pedrino, Matheus
Orientador(a): Anibal, Fernanda de Freitas lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular - PPGGEv
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12369
Resumo: Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NP) are included as one of the most used nanomaterials by industries in general; it is applied in coatings, pigments, and paints for its ability to offer opacity and brightness, in sunscreens blocking ultraviolet rays (UV) and in the manufacture of photovoltaic cells. In addition, nanoparticles are highly used by the petrochemical industry to improve oil extraction. This scenario culminated in the growing use of nanoparticles and in the concern about their harmful effects on the environment and living beings. Thus, it became important to assess the toxic effects of nanomaterials after exposure to biological models (cells and tissues) to understand their risks to those who produce and manipulate them. Our work aimed to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity of a new TiO2 NP and its immune response to in vitro models. The MTT cytotoxicity assay was used to assess the cell viability following exposure to TiO2 NP (2000, 1000, 100, 10 and 0.1 µg / mL) at 24, 48, 72 and 96 h in mouse fibroblasts LA-9 and at 24, 48 and 72 h in macrophages J774A.1. The comet assay (pH alkaline) was used to evaluate the genotoxicity of TiO2 NP (100, 10 and 1 µg / mL) after exposure to fibroblasts during 24 h. Cytokines IL-10, TNF-α, and IL-12 were measured in macrophage cell supernatant after exposure to TiO2 NP (1000, 100 and 10 µg / mL) at 24, 48 and 72 h by ELISA, and evaluated the expression of genes Nos2, Stat6 and Nfkb by qRT-PCR. In fibroblasts, TiO2 NP promoted cytotoxic effects at 96 h in the concentrations of 2000 and 1000 µg / mL and was genotoxic in all concentrations tested at 24 h compared to negative control. In macrophages, there was a decrease in cell viability after 48 h of exposure at concentrations of 2000 and 1000 µg/mL. Cytokine dosage and gene expression analysis in macrophages suggest that TiO2 NP uptake in high concentrations (≥ 1000 µg / mL) at 72 h may have generated an intracellular activation process, reflected in the high levels of IL-12, which possibly induced the production of IL-10 as a regulatory factor, in addition to being in agreement with the increased expression of the Stat6 and NF-kB genes that participate in cellular polarization in these cells. The high Nos2 expression after exposure to TiO2 NP (1000 µg / mL) demonstrates the activation of the inflammatory process in this experimental condition. The main toxicity mechanism suggested is the photocatalytic potential of TiO2 NP due to its mineral composition (anatase) and the possible generation of reactive oxygen species. Thus, TiO2 NP was cytotoxic to both cell lines in high concentrations and genotoxic to fibroblast at 24 h.
id SCAR_5fb435efbb2e0d5ba428fd498b4fe77b
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12369
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Pedrino, MatheusAnibal, Fernanda de Freitashttp://lattes.cnpq.br/4918261968772806Rossi, Karina Nogueira Zambone Pintohttp://lattes.cnpq.br/4705154788194140http://lattes.cnpq.br/60750314275972202020-03-30T11:19:09Z2020-03-30T11:19:09Z2020-02-18PEDRINO, Matheus. Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro. 2020. Dissertação (Mestrado em Genética Evolutiva e Biologia Molecular) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12369.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12369Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NP) are included as one of the most used nanomaterials by industries in general; it is applied in coatings, pigments, and paints for its ability to offer opacity and brightness, in sunscreens blocking ultraviolet rays (UV) and in the manufacture of photovoltaic cells. In addition, nanoparticles are highly used by the petrochemical industry to improve oil extraction. This scenario culminated in the growing use of nanoparticles and in the concern about their harmful effects on the environment and living beings. Thus, it became important to assess the toxic effects of nanomaterials after exposure to biological models (cells and tissues) to understand their risks to those who produce and manipulate them. Our work aimed to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity of a new TiO2 NP and its immune response to in vitro models. The MTT cytotoxicity assay was used to assess the cell viability following exposure to TiO2 NP (2000, 1000, 100, 10 and 0.1 µg / mL) at 24, 48, 72 and 96 h in mouse fibroblasts LA-9 and at 24, 48 and 72 h in macrophages J774A.1. The comet assay (pH alkaline) was used to evaluate the genotoxicity of TiO2 NP (100, 10 and 1 µg / mL) after exposure to fibroblasts during 24 h. Cytokines IL-10, TNF-α, and IL-12 were measured in macrophage cell supernatant after exposure to TiO2 NP (1000, 100 and 10 µg / mL) at 24, 48 and 72 h by ELISA, and evaluated the expression of genes Nos2, Stat6 and Nfkb by qRT-PCR. In fibroblasts, TiO2 NP promoted cytotoxic effects at 96 h in the concentrations of 2000 and 1000 µg / mL and was genotoxic in all concentrations tested at 24 h compared to negative control. In macrophages, there was a decrease in cell viability after 48 h of exposure at concentrations of 2000 and 1000 µg/mL. Cytokine dosage and gene expression analysis in macrophages suggest that TiO2 NP uptake in high concentrations (≥ 1000 µg / mL) at 72 h may have generated an intracellular activation process, reflected in the high levels of IL-12, which possibly induced the production of IL-10 as a regulatory factor, in addition to being in agreement with the increased expression of the Stat6 and NF-kB genes that participate in cellular polarization in these cells. The high Nos2 expression after exposure to TiO2 NP (1000 µg / mL) demonstrates the activation of the inflammatory process in this experimental condition. The main toxicity mechanism suggested is the photocatalytic potential of TiO2 NP due to its mineral composition (anatase) and the possible generation of reactive oxygen species. Thus, TiO2 NP was cytotoxic to both cell lines in high concentrations and genotoxic to fibroblast at 24 h.Nanopartículas de titânio (NPs TiO2) estão listadas como um dos nanomateriais mais utilizados pelas indústrias em geral sendo empregadas em revestimentos, pigmentos e tintas pela sua capacidade em oferecer opacidade e brilho, em bloqueadores solares por filtrar os raios ultravioleta (UV) e na confecção de células fotovoltaicas. Além disso, nanopartículas são altamente utilizadas pela indústria petroquímica na extração melhorada de petróleo. Esse cenário culminou no crescimento do uso de nanopartículas e na preocupação acerca de seus efeitos nocivos ao meio ambiente e os seres vivos. Assim, tornou-se importante avaliar os efeitos tóxicos de nanomateriais após exposição à modelos biológicos (células e tecidos) para a compreensão de seus riscos a quem os produzissem e os manipularia. Dessa forma, o presente trabalho buscou avaliar a citotoxicidade e genotoxicidade de uma nova NP TiO2 de interesse da indústria petroquímica e sua resposta imune frente à modelos in vitro. O ensaio de citotoxicidade com MTT foi utilizado para avaliar a viabilidade celular de fibroblastos LA-9 após exposição à NP TiO2 (2000, 1000, 100, 10 e 0,1 µg/mL) nos períodos de 24, 48, 72 e 96 h e de macrófagos J774A.1 nos períodos de 24, 48 e 72 h. O Ensaio Cometa (em pH alcalino) foi utilizado para avaliar a genotoxicidade da NP TiO2 (100, 10 e 1 µg/mL) sobre os fibroblastos após o período de exposição de 24 h. Foi realizada a dosagem das citocinas IL-10, TNF-α e IL-12 no sobrenadante celular de macrófagos após exposição à NP TiO2 (1000, 100 e 10 µg/mL) nos períodos de 24, 48 e 72 h via ELISA e avaliada a expressão dos genes iNOS, Stat6 e NF-kB via qRT-PCR. Em fibroblastos a NP TiO2 promoveu efeitos citotóxicos apenas no período de 96 h de exposição nas concentrações de 2000 e 1000 µg/mL e foi genotóxica em todas as concentrações testadas no período de 24 h em relação ao controle negativo. Em macrófagos houve redução de viabilidade celular a partir do período de 48 h de exposição nas concentrações de 2000 e 1000 µg/mL. A dosagem de citocinas e análise de expressão gênica em macrófagos sugerem que a internalização da NP TiO2 em altas concentrações (≥ 1000 µg/mL) no período de 72 h pode ter gerado um processo de ativação intracelular, refletido nos altos níveis de produção de IL-12, e que possivelmente induziu para a produção de IL-10 como um fator regulatório, além de ser concordante com o aumento da expressão dos genes Stat6 e NF-kB que participam da polarização celular em macrófagos. A expressão gênica elevada de iNOS após exposição à NP TiO2 (1000 µg/mL) representa um dos componentes da resposta inflamatória nessa condição experimental. O principal mecanismo de toxicidade sugerido é o potencial fotocatalítico da NP TiO2 devido a sua composição mineral (anatase) e a possível geração de espécies reativas de oxigênio. Assim, a NP TiO2 foi citotóxica em altas concentrações (≥ 1000 µg/mL) em ambas as linhagens celulares avaliadas e genotóxica no período de 24 h para a linhagem de fibroblastos.OutraANP/Petrobras (Nº do processo 2017/00010-7)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular - PPGGEvUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessNanopartículas de titânioCitotoxicidadeGenotoxicidadeInflamaçãoTitanium dioxide nanoparticlesCytotoxicityGenotoxicityInflammationCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULARCIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICACIENCIAS BIOLOGICAS::IMUNOLOGIAEfeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitroCytotoxic and genotoxic effects of a new titanium dioxide nanoparticle with industrial potential - in vitroinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação.pdfDissertação.pdfapplication/pdf2065279https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdff6af6e2f7fda92bc7183620f6f5ca21cMD51carta-comprovante.pdfcarta-comprovante.pdfapplication/pdf327753https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/2/carta-comprovante.pdfc841e80a1d208d7fbc84668912a095afMD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTDissertação.pdf.txtDissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain164849https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/4/Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txtcef01860d530de447e4edc286daa0b95MD54carta-comprovante.pdf.txtcarta-comprovante.pdf.txtExtracted texttext/plain1354https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/6/carta-comprovante.pdf.txtaec46d27c6b3a0ccdae6c8b7f3eb2670MD56THUMBNAILDissertação.pdf.jpgDissertação.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5862https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.jpgf906f057f3c44e6587e7df15fd51bad8MD55carta-comprovante.pdf.jpgcarta-comprovante.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6358https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/7/carta-comprovante.pdf.jpgd772cd75f520688458005b8299c15168MD57ufscar/123692020-07-08 21:54:08.544oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12369Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T12:58:57.394163Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Cytotoxic and genotoxic effects of a new titanium dioxide nanoparticle with industrial potential - in vitro
title Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
spellingShingle Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
Pedrino, Matheus
Nanopartículas de titânio
Citotoxicidade
Genotoxicidade
Inflamação
Titanium dioxide nanoparticles
Cytotoxicity
Genotoxicity
Inflammation
CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
CIENCIAS BIOLOGICAS::IMUNOLOGIA
title_short Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
title_full Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
title_fullStr Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
title_full_unstemmed Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
title_sort Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro
author Pedrino, Matheus
author_facet Pedrino, Matheus
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6075031427597220
dc.contributor.author.fl_str_mv Pedrino, Matheus
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Anibal, Fernanda de Freitas
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4918261968772806
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Rossi, Karina Nogueira Zambone Pinto
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4705154788194140
contributor_str_mv Anibal, Fernanda de Freitas
Rossi, Karina Nogueira Zambone Pinto
dc.subject.por.fl_str_mv Nanopartículas de titânio
Citotoxicidade
Genotoxicidade
Inflamação
topic Nanopartículas de titânio
Citotoxicidade
Genotoxicidade
Inflamação
Titanium dioxide nanoparticles
Cytotoxicity
Genotoxicity
Inflammation
CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
CIENCIAS BIOLOGICAS::IMUNOLOGIA
dc.subject.eng.fl_str_mv Titanium dioxide nanoparticles
Cytotoxicity
Genotoxicity
Inflammation
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
CIENCIAS BIOLOGICAS::IMUNOLOGIA
description Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NP) are included as one of the most used nanomaterials by industries in general; it is applied in coatings, pigments, and paints for its ability to offer opacity and brightness, in sunscreens blocking ultraviolet rays (UV) and in the manufacture of photovoltaic cells. In addition, nanoparticles are highly used by the petrochemical industry to improve oil extraction. This scenario culminated in the growing use of nanoparticles and in the concern about their harmful effects on the environment and living beings. Thus, it became important to assess the toxic effects of nanomaterials after exposure to biological models (cells and tissues) to understand their risks to those who produce and manipulate them. Our work aimed to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity of a new TiO2 NP and its immune response to in vitro models. The MTT cytotoxicity assay was used to assess the cell viability following exposure to TiO2 NP (2000, 1000, 100, 10 and 0.1 µg / mL) at 24, 48, 72 and 96 h in mouse fibroblasts LA-9 and at 24, 48 and 72 h in macrophages J774A.1. The comet assay (pH alkaline) was used to evaluate the genotoxicity of TiO2 NP (100, 10 and 1 µg / mL) after exposure to fibroblasts during 24 h. Cytokines IL-10, TNF-α, and IL-12 were measured in macrophage cell supernatant after exposure to TiO2 NP (1000, 100 and 10 µg / mL) at 24, 48 and 72 h by ELISA, and evaluated the expression of genes Nos2, Stat6 and Nfkb by qRT-PCR. In fibroblasts, TiO2 NP promoted cytotoxic effects at 96 h in the concentrations of 2000 and 1000 µg / mL and was genotoxic in all concentrations tested at 24 h compared to negative control. In macrophages, there was a decrease in cell viability after 48 h of exposure at concentrations of 2000 and 1000 µg/mL. Cytokine dosage and gene expression analysis in macrophages suggest that TiO2 NP uptake in high concentrations (≥ 1000 µg / mL) at 72 h may have generated an intracellular activation process, reflected in the high levels of IL-12, which possibly induced the production of IL-10 as a regulatory factor, in addition to being in agreement with the increased expression of the Stat6 and NF-kB genes that participate in cellular polarization in these cells. The high Nos2 expression after exposure to TiO2 NP (1000 µg / mL) demonstrates the activation of the inflammatory process in this experimental condition. The main toxicity mechanism suggested is the photocatalytic potential of TiO2 NP due to its mineral composition (anatase) and the possible generation of reactive oxygen species. Thus, TiO2 NP was cytotoxic to both cell lines in high concentrations and genotoxic to fibroblast at 24 h.
publishDate 2020
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2020-03-30T11:19:09Z
dc.date.available.fl_str_mv 2020-03-30T11:19:09Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2020-02-18
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv PEDRINO, Matheus. Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro. 2020. Dissertação (Mestrado em Genética Evolutiva e Biologia Molecular) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12369.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12369
identifier_str_mv PEDRINO, Matheus. Efeitos citotóxicos e genotóxicos de uma nova nanopartícula de titânio de interesse industrial - in vitro. 2020. Dissertação (Mestrado em Genética Evolutiva e Biologia Molecular) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12369.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12369
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular - PPGGEv
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/2/carta-comprovante.pdf
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/3/license_rdf
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/4/Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txt
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/6/carta-comprovante.pdf.txt
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.jpg
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12369/7/carta-comprovante.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv f6af6e2f7fda92bc7183620f6f5ca21c
c841e80a1d208d7fbc84668912a095af
e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34
cef01860d530de447e4edc286daa0b95
aec46d27c6b3a0ccdae6c8b7f3eb2670
f906f057f3c44e6587e7df15fd51bad8
d772cd75f520688458005b8299c15168
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1767351157977513984