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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2022.tde-09092022-143807
Documento
Autor
Nombre completo
Adriana Kuchinski Cavalcante
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2022
Director
Tribunal
Lugão, Ademar Benévolo (Presidente)
Barbieri, Edison
Hernández, Raúl Bonne
Rogero, José Roberto
Título en portugués
Toxicologia in vitro e in vivo das nanopartículas de ouro sintetizadas e estabilizadas com fitoquímicos 
Palabras clave en portugués
Daphnia similis
ecotoxicologia
mangiferina
nano-ecotoxicologia
nanopartículas de ouro
nanotecnologia verde
nanotoxicologia
resveratrol
zebrafish
Resumen en portugués
As nanopartículas de ouro (AuNPs) estão entre as nanopartículas metálicas mais amplamente estudadas para aplicações biomédicas. Metabólitos presentes em diversos extratos de plantas têm sido explorados para a preparação de diferentes AuNPs. No presente estudo, os fitoquímicos escolhidos como agentes redutores e estabilizadores para síntese das AuNPs, foram a mangiferina (MGF) e o resveratrol (RESV). Devido ao aumento da produção e da utilização das AuNPs, sérias preocupações são levantadas sobre os efeitos perigosos desses nanomateriais sobre a segurança ambiental e humana. O presente estudo investigou o nível de toxicidade das AuNPs reduzidas e estabilizadas com MGF (MGF-AuNPs) e RESV (RESV-AuNPs) in vitro e in vivo, comparando-as com o método clássico de síntese de AuNPs, no qual o citrato de sódio é o agente redutor e estabilizante (CITR-AuNPs). Foi realizado o ensaio de citotoxicidade, de acordo com a norma ISO 10993-5, pelo método de incorporação do corante vermelho neutro; o ensaio de toxicidade aguda com Daphnia similis, de acordo com a norma ABNT NBR 12713; o ensaio de toxicidade aguda com embriões de zebrafish, com a presença e ausência do córion do animal (FET Test), de acordo com o protocolo da OECD 236; o ensaio de microinjeção das amostras em embriões de zebrafish e o ensaio comportamental com as larvas de zebrafish. A nanotecnologia verde provou ser uma ferramenta valiosa na síntese AuNPs, não exigindo o uso de solventes e outras substâncias, pois os elétrons disponíveis dos fitoquímicos RESV e MGF forneceram energia suficiente para reduzir o sal de ouro. A toxicidade das AuNPs variou de acordo com o ensaio e com o modelo in vitro e in vivo. No ensaio de citotoxicidade em células de roedores, o índice de citotoxicidade (IC50) foi obtido das CITR-AuNPs, cujo IC50 foi 72%, que corresponde à concentração de ouro de 74,16 μg mL-1. No ensaio de toxicidade aguda com Daphnia similis, as amostras que causaram efeito tóxico agudo foram os redutores RESV e MGF, as CITR-AuNPs e as RESV-AuNPs, sendo os redutores mais tóxicos que as nanopartículas. Não foi possível estimar a concentração da amostra que causa imobilidade a 50% dos organismos (CE50;48h) para RESV, assim a CE50;48h considerada para o RESV foi menor que 3,12%, que corresponde a concentração de 10,29 μg mL-1. Para MGF a CE50;48h foi 21,52%, que corresponde a concentração de 150,64 μg mL-1. Para as CITR-AuNPs, a CE50;48h foi 29,71%, que correponde a concentração de ouro de 30,60 μg mL-1, e para as RESV-AuNPs a CE50;48h foi 25,88%, que correponde a concentração de ouro de 38,56 μg mL-1. No FET Test com embriões na presença do córion, as RESV-AuNPs causaram atraso no desenvolvimento embrionário, no processo de eclosão, sendo obtida a concentração da amostra que causa efeito letal em 50% dos organismos (CL50;96h) no valor de 34,97%, correspondente a concentração de ouro de 52,10 μg mL-1. No FET Test com embriões na ausência do córion, assim como no ensaio de microinjeção, as amostras não causaram efeito tóxico agudo nos animais. No ensaio comportamental a alteração da atividade locomotora foi observada em todas as amostras, e a toxicidade neurocomportamental foi atribuída aos agentes redutores CITR, MGF e RESV. O presente estudo verificou importância de avaliar a toxicidade das amostras em organismos diferentes, pois Daphnia similis e embriões de zebrafish apresentaram maior sensibilidade comparada as células de mamíferos. Além disso, dados inéditos da avaliação da toxicidade de AuNPs sintetizadas e estabilizadas com fitoquímicos MGF e RESV foram apresentados neste trabalho, contribuindo com a nanotoxicologia/ nano-ecotoxicologia.
Título en inglés
In vitro and in vivo toxicology of gold nanoparticles synthesized and stabilized with phytochemicals
Palabras clave en inglés
Daphnia similis
ecotoxicology
gold nanoparticles
green nanotechnology
mangiferin
nano-ecotoxicology
nanotoxicology
resveratrol
zebrafish
Resumen en inglés
Gold nanoparticles (AuNPs) are among the most widely studied metallic nanoparticles for biomedical applications. Metabolites present in different plant extracts have been explored for the preparation of different AuNPs. In the present study, the phytochemicals chosen as reducing and stabilizing agents for the synthesis of AuNPs were mangiferin (MGF) and resveratrol (RESV). Due to the increased production and use of AuNPs, serious concerns are raised about the dangerous effects of these nanomaterials on environmental and human safety. The present study investigated the level of toxicity of reduced and stabilized AuNPs with MGF (MGF-AuNPs) and RESV (RESV-AuNPs) in vitro and in vivo, comparing them with the classical method of AuNPs synthesis, in which sodium citrate is the reducing and stabilizing agent (CITR-AuNPs). The cytotoxicity assay was performed, according to the ISO 10993-5 standard, using the method of incorporation of the neutral red dye; the acute toxicity test with Daphnia similis, according to ABNT NBR 12713; the acute toxicity test with zebrafish embryos, with the presence and absence of the animal's chorion (FET Test), according to the OECD 236 protocol; the microinjection assay of samples in zebrafish embryos and the behavioral assay with zebrafish larvae. Green nanotechnology proved to be a valuable tool in the synthesis of AuNPs, not requiring the use of solvents and other substances, as the available electrons from the phytochemicals RESV and MGF provided enough energy to reduce the gold salt. The toxicity of AuNPs varied according to the assay and the in vitro and in vivo model. In the cytotoxicity assay in rodent cells, the cytotoxicity index (IC50) was obtained from CITR-AuNPs, whose IC50 was 72%, which corresponds to a gold concentration of 74.16 μg mL-1. In the acute toxicity assay with Daphnia similis, the samples that caused an acute toxic effect were the RESV and MGF reducers, the CITR-AuNPs and the RESV-AuNPs, the reducers being more toxic than the nanoparticles. It was not possible to estimate the concentration of the sample that causes immobility to 50% of the organisms (EC50;48h) for RESV, so the EC50;48h considered for the RESV was less than 3.12%, which corresponds to a concentration of 10.29 μg mL-1. For MGF the EC50;48h was 21.52%, which corresponds to a concentration of 150.64 μg mL-1. For CITR-AuNPs, EC50;48h was 29.71%, which corresponds to a gold concentration of 30.60 μg mL-1, and for RESV-AuNPs, EC50;48h was 25.88%, which corresponds to gold concentration of 38.56 μg mL-1. In the FET Test with embryos in the presence of the chorion, the RESV-AuNPs caused a delay in embryonic development, in the hatching process, and the concentration of the sample that causes a lethal effect in 50% of the organisms (LC50;96h) was obtained at a value of 34, 97%, corresponding to a gold concentration of 52.10 μg mL-1. In the FET Test with embryos in the absence of the chorion, as well as in the microinjection assay, the samples did not cause an acute toxic effect in the animals. In the behavioral assay, alteration in locomotor activity was observed in all samples, and neurobehavioral toxicity was attributed to the reducing agents CITR, MGF and RESV. The present study verified the importance of evaluating the toxicity of the samples in different organisms, since Daphnia similis and zebrafish embryos showed greater sensitivity compared to mammalian cells. In addition, unpublished data from the evaluation of the toxicity of AuNPs synthesized and stabilized with phytochemicals MGF and RESV were presented in this work, contributing to nanotoxicology/nano-ecotoxicology.
 
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Fecha de Publicación
2022-09-20
 
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