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Tipo do documento: Dissertação
Título: Avaliação toxicogenética de pontos quânticos de grafeno (GQD) em modelos experimentais alternativos
Título(s) alternativo(s): Toxicogenetic evaluation of graphene quantum dots (GQD) in alternative experimental models
Autor: Goldstein, Alana da Cunha 
Primeiro orientador: Felzenszwalb, Israel
Primeiro coorientador: Oliveira, Carlos Fernando Araujo Lima de
Primeiro membro da banca: Santos-Oliveira, Ralph
Segundo membro da banca: Campos, Andreia da Silva Fernandes
Terceiro membro da banca: Ferraz, Elisa Raquel Anastácio
Resumo: Nanomateriais são caracterizados pelo seu tamanho na escala nanométrica. São criados através de eventos naturais ou produzidos pelo homem e empregados em diversas áreas. Dentre eles, os nanomateriais de carbono apresentam propriedades de interesse, como sua biocompatibilidade. O ponto quântico de grafeno (GQD) é um nanomaterial carbonáceo que que se destaca pela sua possível aplicabilidade tanto no tratamento de doenças quanto no exame de imagens. No entanto, sua presença no ambiente demanda avaliação de seus possíveis efeitos adversos, principalmente frente a saúde humana. Para determinar a segurança de um fármaco, são necessárias avaliações toxicológicas, onde metodologias alternativas in vitro são utilizadas no processo para a redução da utilização de animais na pesquisa. A fim de diminuir ao máximo a disparidade de resposta entre os modelos alternativos e in vivo, novos protocolos, como a cultura tridimensional de linhagens celulares, são utilizados. Os ensaios de citotoxicidade avaliam o potencial da substância de interesse em induzir morte celular. Enquanto os ensaios de genotoxicidade procuram por possíveis danos ao DNA, tanto na indução de mutagenicidade quanto de eventos aneugênicos/clastogênicos. O objetivo desse trabalho foi investigar aspectos da toxicidade do GQD, utilizando metodologias alternativas in vitro, buscando a determinação da segurança deste nanomaterial. O teste de Ames foi aplicado para avaliar a mutagenicidade da amostra. As cepas TA97a TA98, TA100, TA102, TA104 e TA1535 de Salmonella Typhimurium foram expostas a diferentes concentrações de GQD, variando de 1 a 1000 μg/placa. Mutagenicidade foi induzida na cepa TA97a na ausência de metabolização exógena (S9 mix), contudo, não foi observada na presença do S9 mix. Na presença de metabolização exógena, GQD induziu mutagenicidade na cepa TA102. Resultados positivos para esta cepa indicam o envolvimento de espécies reativas de oxigênio neste evento. Para os testes utilizando cultura celular, foram utilizadas as linhagens 3T3BalbC e HepG2. Os ensaios de viabilidade celular WST-1 e LDH demonstraram que GQD diminuiu a viabilidade celular, especialmente de células 3T3BalbC. Porém, quando as células foram cultivadas em um modelo tridimensional de cultura, GQD demonstrou redução no efeito citotóxico em ambas linhagens celulares . GQD também aumentou a frequência de micronúcleos nas células 3T3BalbC e causou um efeito citostático, sem impactos significativos em HepG2, efeito comparável ao observado no ensaio de mutação reversa em bactérias. Esses resultados indicam um papel importante do metabolismo para a segurança do GQD
Abstract: Nanomaterials are characterized by their nanometer scale size. They are created through natural events or man-made and are applied in several areas. Amidst them, carbon nanomaterials have interesting properties, such as their biocompatibility. Graphene quantum dots (GQD) is a carbonaceous nanomaterial it is remarkable for its possible suitability both in disease treatment and imagening. However, its presence in the environment demands an assessment of its possible adverse effects, especially on human health. To determine the safety of a drug, toxicological assessments are necessary, adopting alternative in vitro methodologies to reduce the use of animals in research. To further reduce the disparity in response of alternative and in vivo models, new protocols, such as three-dimensional culture of cell lines, are used. Cytotoxicity assays evaluates the potential of a substance of interest to induce cell death. While genotoxicity assays search for possible DNA damage, both as the induction of mutagenicity and aneugenic/clastogenic events. The aim of this work was to evaluate aspects of the toxicity of GQD, using alternative in vitro methodologies, to determine the safety of this nanomaterial. The Ames test was performed for the detection of mutagenicity. Strains TA97a, TA98, TA100, TA102, TA104 and TA1535 of Salmonella Typhimurium were exposed to different concentrations of GQD ranging from 1 to 1000 μg/plate in the presence or absence of exogenous metabolization. Mutagenicity was induced in TA97a without exogenous metabolism (S9 mix), but not in the presence. With exogenous metabolism, mutagenicity was observed only in TA102 strain with exogenous metabolization. Positive results in this test strain indicates involvement of reactive oxygen species in this event. For tests using cell culture, the 3T3BalbC and HepG2 strains were used. The WST-1 and LDH cell viability assays demonstrated that GQD decreases cell viability, especially of 3T3BalbC cells. However, when cells were cultivated in a tridimensional model culture, GQD’s cytotoxic effect was diminished in both cell lines. GQD also increases the frequency of micronuclei in 3T3BalbC cells and caused a cytostatic effect, with no significant impact on HepG2, comparably effect of the observed in the reverse bacterial mutation assay. These results indicate an important role of metabolism for the safety of GQD
Palavras-chave: Grafeno
Nanoestruturas
Testes de Mutagenicidade
Toxicogenética
Ponto quântico de grafeno
Nanotoxicologia
Citotoxicidade
Modelos in vitro
Genotoxicidade
Graphene quantum dots
Nanotoxicology
Mutagenicity
Cytotoxicity
Genotoxicity
In vitro models
Área(s) do CNPq: CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA::MUTAGENESE
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro Biomédico::Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes
Programa: Programa de Pós-Graduação em Biociências
Citação: GOLDSTEIN, Alana da Cunha. Avaliação toxicogenética de pontos quânticos de grafeno (GQD) em modelos experimentais alternativos. 2022. 64 f. Dissertação (Mestrado em Biociências) – Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22427
Data de defesa: 20-Set-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Biociências



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