Avaliação genotóxica da nanopartícula de dióxido de titânio (TiO2), chumbo inorgânico e alumínio em bioensaios tróficos com Hoplias intermedius e aplicações do cultivo celular primário tridimensional (cultivo 3D) nos estudos com nanopartículas

Abstract

Resumo: O presente trabalho teve como principal objetivo investigar os efeitos das nanopartículas metálicas utilizando como modelo de estudo a espécie Hoplias intermedius, um peixe de água doce, endêmico da região Neotropical. Esta espécie de peixe é fonte importante de proteínas para as populações ribeirinhas. Além disso, esta espécie é carnívora e facilmente adaptada em laboratório, o que a torna de importante para estudos de contaminação via dieta. Desta forma, o primeiro estudo foi realizado para verificar o efeito das nanopartículas de dióxido de titânio isoladas e quando associadas ao metal chumbo. Para esta abordagem, utilizaram-se alguns biomarcadores de estresse oxidativo, biomarcadores de biotransformação, alteração em macromoléculas além da verificação de danos genotóxicos, como a utilização do ensaio do cometa, realizado para o sangue e para outros tecidos, ensaio de difusão do DNA e o teste do micronúcleo písceo. O segundo capítulo desta tese conta com a utilização dos mesmos biomarcadores bioquímicos e genéticos, porém neste caso, o metal utilizado para o estudo da exposição associada destas nanopartículas foi o metal alumínio. Neste capítulo, é possível observar uma menor toxicidade do metal alumínio e as diferenças encontradas para as análises de efeito quando os compostos participam juntos do processo de exposição. Após conhecer as respostas celulares in vivo, realizou-se um estudo in vitro para investigar os efeitos e a internalização celular, neste caso, de diferentes tipos de nanopartículas de prata (AgNPs), em um modelo de cultivo celular de hepatócitos de truta arco íris (Onchorhynkus mykiss) em 3-D. Para tanto, o terceiro capítulo está relacionado a um estágio de doutorado sanduíche realizado na Universidade de Plymouth - Reino Unido, com o objetivo de estudar a cinética de absorção de diferentes nanopartículas de prata, bem como a existência de efeitos tóxicos utilizando a microscopia eletrônica de transmissão bem como alguns ensaios bioquímicos. Os resultados obtidos ao longo deste documento são provenientes de diferentes metodologias, no entanto, convergem demonstrando os efeitos adversos de poluentes aquáticos nos organismos expostos, e nas células, bem como a dificuldade em se trabalhar com diferentes tipos de nanomateriais. Palavras chave: nanomateriais, nanogenoecotoxicidade, peixes, biomarcadores genéticos, biomarcadores bioquímicos, ensaio cometa, estresse oxidativo.

Abstract: The main objective of this work was to investigate the effects of metallic nanoparticles using the species Hoplias intermedius, a freshwater fish, endemic to the Neotropical region. This species is an important source of protein for riverine populations. In addition, this species is carnivorous and easily adapted in the laboratory, which makes it important for studies of contamination through diet. Thus, the first study was carried out to verify the effect of isolated titanium dioxide nanoparticles and when associated with lead. For this approach, we used some biomarkers of oxidative stress, biomarkers of biotransformation, alteration in macromolecules in addition to the verification of genotoxic damages, such as the use of the comet assay, performed for blood and other tissues, DNA diffusion assay and the piscine micronucleus test. The second chapter counts on the use of the same biochemical and genetic biomarkers; however in this case, the metal used to study the associated exposure of these nanoparticles was aluminum. In this chapter, it is possible to observe lower aluminum toxicity and the differences found for the effect when the compounds participate together in the exposure process. After verified the cellular responses in vivo, an in vitro study was carried out to investigate the effects of different types of silver nanoparticles (AgNPs), and their cellular internalization, in a cellular tridimensional mode (3D) of rainbow trout hepatocytes (Oncorhynchus mykiss). To do so, the third chapter is related to a PhD stage held at the University of Plymouth - UK, with the objective of studying the kinetics of absorption of different silver nanoparticles, as well as the existence of toxic effects using the electron microscopy of as well as some biochemical assays. The results obtained throughout this document come from different methodologies, however, converge demonstrating the adverse effects of aquatic pollutants on exposed organisms, and in cells, as well as the difficulty in working with different types of nanomaterials. Keywords: nanomaterials, nanogenoecotoxicity, fish, genetic biomarkers, biochemical biomarkers, comet assay, oxidative stress.