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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação do potencial genotóxico de nanopartículas de óxido de zinco e dióxido de titânio pelo ensaio do micronúcleo em células V79 e teste da mancha da asa em Drosophila melanogaster
Author: Reis, érica de Melo
First Advisor: Spano, Mario Antonio
First coorientator: Rezende, Alexandre Azenha Alves de
First member of the Committee: Andrade, Heloisa Helena Rodrigues de
Second member of the Committee: Guterres, Zaira da Rosa
Third member of the Committee: Vieira, Carlos Ueira
Fourth member of the Committee: Pereira, Boscolli Barbosa
Summary: A crescente exploração de nanopartículas estruturas sintetizadas artificialmente que apresentam pelo menos uma dimensão entre 1 e 100 nm está relacionada a vasta gama de aplicações em diferentes áreas. Devido às suas propriedades específicas, nanopartículas de óxido de zinco (NPs de ZnO) e nanopartículas de dióxido de titânio (NPs de TiO2) têm recebido muita atenção por causa das diversas possibilidade de utilização em produtos de consumo, principalmente em protetores solares, visto à eficácia aumentada na proteção contra luz UV e por serem menos opacas que os respectivos compostos de tamanho maior. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos citotóxicos, mutagênicos e recombinogênicos de NPs de ZnO (21 nm), ZnO comercial, e três tipos diferentes de NPs de TiO2: TiO2 anatase (5,2 nm), TiO2 anatase (9,1 nm) e TiO2 rutila (55,1 nm). O teste in vivo Somatic Mutation and Recombination Test (SMART) em asa de Drosophila melanogaster e o teste do Micronúcleo com Bloqueio de Citocinese (CBMN), in vitro, utilizando fibroblastos de pulmão de hâmster Chinês (células V79) foram os escolhidos para realizar este trabalho. Larvas de 72 ± 4 h de D. melanogaster obtidas por meio do cruzamento padrão (ST) ou cruzamento de alta bioativação (HB) foram tratadas com 1,5625; 3,125; 6,25 ou 12,5 mM para o teste SMART. Para os dois tipos de compostos, ZnO e TiO2, foram observados efeitos mutagênicos apenas no cruzamento HB. Em relação ao ZnO, o comercial foi capaz de aumentar as frequências de manchas mutantes na concentração de 6,25 mM, enquanto NPs de ZnO induziram mutagenicidade na concentração mais alta. Para as NPs de TiO2, a fase anatase de 5,2 nm foi mutagênica nas concentrações 1,5625 e 3,125 mM, e a rutila de 55,1 nm aumentou de forma significativa a frequência de manchas mutantes em todas as concentrações avaliadas, exceto com 3,125 mM. NPs de anatase TiO2 (9,1 nm) não causaram efeitos mutagênicos em asas de D. melanogaster em nenhum dos cruzamentos. Os efeitos mutagênicos observados no cruzamento HB, em contraste com o cruzamento ST, no teste SMART podem ser justificados pela atividade metabólica aumentada inerente aos indivíduos HB, com aumento na produção de espécies reativas de oxigênio e, consequentemente, maior dano ao DNA. Para determinar as doses utilizadas no tratamento do teste do micronúcleo, várias concentrações xiii de NPs de ZnO, e dos três tipos de NPs de TiO2, variando de 30,5 a 62.500,00 μM, foram avaliadas pelo teste colorimétrico XTT em células V79. NPs de ZnO e TiO2 anatase de 5,2 e 9,1 nm demonstraram intensidade citotóxica similar, sendo que a partir da concentração 244,1 μM foi observada significativa redução da viabilidade celular. Por outro lado, a citotoxicidade de NPs de TiO2 na fase de rutila (55,1 nm) começou mais tardiamente, a partir a concentração de 7.812,00 μM. Dentre as NPs avaliados, apenas ZnO (21 nm) e TiO2 anatase (5,2 nm) na maior concentração avaliada foram capazes de induzir genotoxicidade em células V79. As fases de TiO2 anatase (9,1 nm) e TiO2 rutila (55,1 nm) não causaram aumento significativo de micronúcleo. Existem vários aspectos fisicoquímicos que podem influenciar nos efeitos tóxicos das NPs, o que corrobora com diferenças nos resultados citotóxicos e genotóxicos. Nas condicões experimentais deste estudo, podemos afirmar que ambos os tipos de ZnO avaliados, bem como as fases anatase e rutila das NPs de TiO2 foram capazes de induzir mutagenicidade. Portanto, o uso desses nanomateriais deve ser cuidadosamente monitorado e os mecanismos de indução de genotoxicidade devem ser elucidados.
Abstract: The growing exploration of nanoparticles (NPs) engineered structures that have at least one dimension between 1 and 100 nm has a wide range of applications in many fields. The aim of the present study was evaluate the cytotoxic, mutagenic and recombinogenic effects of: 1] Amorphous Zinc oxide (ZnO), used as cement in endodontic; 2] ZnO NPs (21 nm); 3] three different types of Titanium dioxide (TiO2) NPs: anatase TiO2 (5.2 nm), anatase TiO2 (9.1 nm) and rutile TiO2 (55.1 nm). The tests employed were the in vivo wing Somatic Mutation and Recombination Test (SMART) in Drosophila melanogaster wings and the in vitro Cytokinesis-Block Micronucleus (CBMN) assay using Chinese hamster lung fibroblasts (V79 culture cells). D. melanogaster larvae of 72 ± 4 h, obtained from standard cross (ST) or high bioactivation cross (HB) were treated with 1.5625; 3.125; 6.25 or 12.5 mM to perform wing spot test (SMART). From both crosses, were obtained marker transheterozygous (MH) and balancer heterozygous (BH) descendants. The analysis of MH descendants showed that, for all composites, mutagenic and recombinogenic effects were observed only in HB cross. Statistically significant increase in the frequency of mutant spots was observed in individuals treated with 6.25 mM of amorphous ZnO and 12.5 mM of ZnO NPs, mainly due to induction of small single spots. The negative results observed in correspondent BH individuals, in witch is possible the detection only of mutation and chromosomal aberration, allow us to suggest that the increase in the frequency of small single spots observed in MH descendants is mainly due to recombination between flr3 and mwh loci. For TiO2 NPs, anatase of 5.2 nm was mutagenic at concentrations 1.5625 and 3.125 mM, and rutile phase of 55.1 nm significantly increased the frequency of mutant spots at all concentrations tested, except at 3.125 mM. Anatase TiO2 NPs (9.1 nm) did not cause mutagenic effects in wing of D. melanogaster neither in ST nor in HB crosses. The mutagenic effects observed in HB cross in contrast with ST cross in SMART assay can be justified possibly by the increase of metabolic activity in that cross, with an increasing production of reactive oxygen species and consequently higher DNA aggression. To determine the cell treatment for CBMN assay, several concentrations of ZnO NPs and three types of TiO2 NPs, ranging from 30.5 to 62,500.00 μM, were tested for cytotoxic activity by XTT colorimetric assay with xv V79 cells. ZnO NPs (21 nm) and anatase TiO2 NPs (5.2 and 9.1 nm) demonstrated similar cytotoxic intensity, showing decrease of V79 cell viability since concentration 224.1 μM. On the other hand, rutile TiO2 NPs (55.1 nm) cytotoxicity started later, at 7,812.00 μM. Among all NPs assessed, only ZnO (21 nm) and anatase TiO2 (5.2 nm) at highest concentration were able to induce genotoxicity in V79 cells. Both, anatase TiO2 NPs (9.1 nm) and rutile TiO2 NPs (55.1 nm) have not caused significant micronuclei increase. There are several physicochemical parameters that can influence on toxic effects of NPs, what corroborate to differences in cytotoxic and genotoxic patterns. In the experimental conditions performed in this study, we can affirm that both kinds of ZnO, as well, both, anatase and rutile phases of TiO2 NPs, were able to induce mutagenicity. Therefore, the use of these NPs should be closely monitored and its genotoxicity action mechanisms must be elucidated.
Keywords: Micronúcleo
Mutagenicidade
Células V79
Drosophila melanogaster
Micronuclei
Mutagenicity
SMART
V79 cell
XTT
Zinc oxide
Titanium dioxide
Bioquímica
Nanocristais
Óxido de zinco
Dióxido de titânio
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós-graduação em Genética e Bioquímica
Quote: REIS, érica de Melo. Avaliação do potencial genotóxico de nanopartículas de óxido de zinco e dióxido de titânio pelo ensaio do micronúcleo em células V79 e teste da mancha da asa em Drosophila melanogaster. 2014. 129 f. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15761
Date of defense: 31-Jul-2014
Appears in Collections:TESE - Genética e Bioquímica

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