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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Title: Avaliação da toxicidade de quantum dots de tamanhos mágicos de CdSe/CdS do tipo core shell no modelo animal C. elegans
Author: Bastos, Victor Alexandre Félix
First Advisor: Goulart Filho, Luiz Ricardo
First coorientator: Silva, Anielle Christine Almeida
First member of the Committee: Avila, Daiana Silva
Second member of the Committee: Tada, Dayane Batista
Summary: Quantum dots de tamanhos mágicos (MSQD) são nanocristais estáveis e fluorescentes, com tamanhos menores que 2 nm, e incríveis propriedades óticas e eletrônicas. Visto que a toxicidade de quantum dots que utilizam cádmio em sua composição é um tema controverso, o nosso objetivo foi avaliar os efeitos de CdSe/CdS CS-MSQD no modelo animal Caenorhabditis elegans (C. elegans), um importante modelo para testes de toxicidade de nanocompostos in vivo. Nós expomos os nematoides a várias concentrações de MSQDs e avaliamos os seguintes parâmetros: toxicidade aguda, tempo de vida, crescimento, expressão de genes relacionados a toxicidade e bioacumulação. Os MSQDs apresentaram pouca ou nenhuma toxicidade, o LC50 após 24 horas de exposição foi calculado em 1815.039 g/mL, enquanto que o LC50 do CdCl2 foi 825.254 g/mL. Os nematoides expostos não apresentaram diferenças significativas no tempo de vida ou no crescimento. Além disso, a análise da expressão genica demonstrou comportamentos diferentes para nematoides expostos aos MSQDs e para CdCl2. Conseguimos ainda detectar altos níveis de fluorescência derivada dos MSQDs internalizados pelos nematoides. Quantum dots de tamanhos mágicos (MSQDs) e ultrapequenos (USQDs) são nanocristais altamente fluorescentes com tamanhos menores do que 2 nm, mas diferindo em suas propriedades óticas e eletrônicas únicas. Considerando a semelhança no tamanho das nanopartículas, mas suas diferentes propriedades; nosso objetivo foi comparar os efeitos no desenvolvimento embrionário do modelo animal, Danio rerio (zebrafish), um importante modelo para análises de toxicidade. Ambos quantum dots foram avaliados por absorção ótica e espectroscopia de fluorescência, demonstrando que os MSQDs apresentam um espectro de fluorescência mais amplo do que os USQDs. Ovos fertilizados de zebrafish foram expostos a diversas concentrações de QDs, e a toxicidade foi avaliada durante o desenvolvimento embrionário, observando-se alterações morfológicas e anatômicas. Os MSQDs apresentaram maior toxicidade do que os USQDs na concentração de 10 μg/mL, visto que as larvas de zebrafish apresentaram um desenvolvimento anormal. Os embriões não eclodiram quando expostos a cloreto de cadmio na mesma concentração (controle). A toxicidade dos MSQDs pode ser explicada pela concentração de íons Cd+2 na superfície dos QDs. O modelo para os testes in vivo se demonstrou uma importante ferramenta para testes de toxicidade de nanocompostos, principalmente no caso de materiais com pouca alteração em sua composição ou estrutura.
Abstract: Magic-sized quantum dots (MSQD) are highly stable fluorescent nanocrystals with sizes < 2 nm, and remarkable optical and electronic properties. Since toxicity of cadmium composed quantum dots is highly controversial, our aim was to assess the effects of CdSe/CdS CS-MSQD on the animal model Caenorhabditis elegans (C. elegans), an important in vivo model for analysis of nanocompounds toxicity. We have exposed the nematodes to several concentrations of the MSQD, and evaluated the following endpoints: acute toxicity, life spam, growth, expression of stress related genes and bioaccumulation. The MSQD presented little to no toxicity, with a 24 h LC50 of 1815.039 g/mL while CdCl2 LC50 was 825.254 g/mL. MSQD exposed nematodes showed no significant difference in life spam or growth analysis. Furthermore, gene expression analysis of MSQD exposed nematodes demonstrated a diverse behavior from nematodes exposed to CdCl2. In addition, we could detect high stable fluorescence derived from MSQD within the exposed nematodes. Magic-sized (MSQDs) and ultra-small quantum dots (USQDs) are highly stable fluorescent nanocrystals with sizes < 2 nm, but differing on their unique optical and electronic properties. Because of their similar size, but different properties, our aim was to compare their effects on the embryonic development of Danio rerio (zebrafish), an important in vivo model for toxicity analyses. Both QDs were evaluated by optical absorption and fluorescence spectroscopy (FL), demonstrating that the MSQDs presented broader fluorescence spectrum than USQDs. We have exposed fertilized eggs of zebrafish to several concentrations of both QDs, and evaluated toxicity during embryonic development by observing anatomical and morphological changes. The CdSe/CdS CS-MSQDs presented higher toxicity than CdSe/CdS CS-USQDs at 10 μg/mL since larvae displayed abnormal development. The embryos did not hatch when cadmium chloride was applied in the same concentration (control). The CdSe/CdS CS-MSQD toxicity may be explained by the increasing concentration of Cd+2 ions on the surface, causing larger surface defects. The in vivo zebrafish model demonstrated to be an important tool for toxicity tests mainly caused by small variations on QDs nanostructures.
Keywords: Genética
Cádmio
Pontos quânticos
Toxicologia
Quantum dots de tamanhos mágicos
Quantum dots ultrapequenos
Quantum dots
Toxicidade
C. elegans
CdSe/CdS core shell
Toxicity
Cadmium
Magic-sized quantum dots
Ultra-small quantum dots
Zebrafish
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Genética e Bioquímica
Quote: BASTOS, Victor Alexandre Félix. Avaliação da toxicidade de quantum dots de tamanhos mágicos de CdSe/CdS do tipo core shell no modelo animal C. elegans. 2016. 69 f. Dissertação (Mestrado em Genética e Bioquímica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/18856
Date of defense: 3-Apr-2016
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Genética e Bioquímica

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