This thesis aimed to evaluate the effects of biocorona formation on carbon nanomaterials (i.e., graphene oxide - GO and multiwalled carbon nanotubes - MWCNT) toxicity in the nematode Caenorhabditis elegans model. In the first chapter, a literature review introduced this organism as a valuable model for nanotoxicity research; focusing on carbon nanomaterials toxicity, nanobiointerfaces, and discussing experimental gaps towards harmonization of protocols and best laboratory practices. In the second chapter, bovine serum albumin was exploited as a protein model to investigate the implications of biocorona formation on the toxicity of GO and MWCNT. This study demonstrated that both materials were toxic to nematode survival, growth, reproduction, and fertility, as well as enhanced oxidative stress and permeability of intestinal barrier. They crossed the nematode intestine reaching its secondary organs, but albumin corona hindered the MWCNT translocation, while coated GO was translocated affecting the functionality of crucial organs. As consequence, the effects of GO were 50% attenuated by protein coating, while damages of MWCNT were 100% mitigated. In the third chapter, the combined toxicity of GO and silver nitrate (Ag+) in co-exposure testing was analysed, and the concept of E. coli corona formation was addressed for the first time in the literature. Results suggest that GO increased the lethality of Ag+ 2.1 times, but it was aggravated 4.6 times when GO was coated by E. coli corona. Bare and coated GO were translocated to secondary organs of C. elegans, where they promoted the enhancement of apoptotic corpses in germline and potential injuries to neurons. Therefore, these results suggest that assessing the implications of E. coli corona formation to nanomaterials toxicity must be a priority in the assays with C. elegans. Finally, this thesis provides a fundamental understanding of biocorona role and reinforces the importance of considering its influence on nanomaterials toxicity towards a safer applications of carbon nanomaterials

Esta tese teve por objetivo avaliar o efeito da formação da biocorona sobre a toxicidade de nanomateriais de carbono (i.e., óxido de grafeno GO e nanotubos de carbono de paredes múltiplas - MWCNT) no nematoide modelo Caenorhabditis elegans. No primeiro capítulo, uma revisão de literatura introduz este organismo como um modelo valioso para estudos de nanotoxicidade; focando na toxicidade de nanomateriais de carbono, nas interfaces nanobiológicas, além de discutir os desafios experimentais na direção da harmonização de protocolos e boas práticas laboratoriais. No segundo capítulo, a albumina sérica bovina foi explorada como proteína modelo para investigar a influência da biocorona sobre a toxicidade do GO e MWCNT. Neste estudo, foi demonstrado que ambos os materiais foram tóxicos à sobrevivência, crescimento, reprodução e fertilidade dos nematoides, assim como aumentaram a produção de estresse oxidativo e a permeabilidade da barreira intestinal. Ambos atravessaram o intestino do nematoide, alcançando seus órgãos secundários; no entanto, a corona de albumina impediu a translocação do MWCNT. Por outro lado, o GO revestido foi translocado afetando a funcionalidade dos órgãos cruciais do C. elegans. Como consequência, os efeitos tóxicos do GO foram atenuados em 50% pela corona de proteínas, enquanto os do MWCNT foram 100% mitigados. No terceiro capítulo, a toxicidade combinada do GO com nitrato de prata (Ag+) foi investigada, e a formação da corona de Escherichia coli sobre a superfície do GO foi abordado pela primeira vez na literatura. Os resultados sugerem que o GO aumentou a letalidade da prata em 2,1 vezes, mas esta foi agravada 4,6 vezes pelo GO revestido. O GO coronado e não coronado foram translocados para os órgãos secundários do C. elegans, onde promoveram aumento dos danos apoptóticos na linhagem germinativa e potenciais danos neuronais. Portanto, esses resultados sugerem que avaliar as implicações da formação da corona de E. coli para a toxicidade dos nanomaterials deve ser prioritária em ensaios com o C. elegans. Por fim, esta tese fornece um embasamento fundamental para entender o papel da biocorona sobre a toxicidade dos nanomateriais de carbono e reforça a importância de considerar a influencia da mesma sobre a toxicidade destes materiais na direção de uma aplicação segura e responsável