Aspectos toxicológicos de nanopartículas metálicas : estudos in vivo (Hoplias intermedius) & in vitro (Células RTG2) e a questão ambiental

Abstract

Resumo: O advento da nanotecnologia tem proporcionado um aumento expressivo na produção e uso de nanomateriais. Enquanto isso, a predição dos efeitos deletérios desses múltiplos compostos para organismos vivos ainda é um desafio para a ciência. Por suas propriedades físico-químicas singulares, como grande capacidade de penetração, grande área de superfície e atividade química, tornaram-se potencialmente atrativas em tecnologias industriais e medicinais. Devido ao extensivo uso dos nanomateriais manufaturados é inevitável que esses sejam liberados no ambiente de forma contínua a partir de descarte, lavagem dos produtos ou liberação através do desgaste. Desse modo, esses compostos são considerados relevantes contaminantes emergentes, pois o risco associado a sua presença pode não ser claramente conhecido e a presença em ambientes naturais é recente, além de ocorrer em baixos níveis, sendo difícil sua detecção. Nesse trabalho buscamos investigar o potencial tóxico de nanopartículas por diferentes abordagens. Nos ensaios in vivo, utilizando o peixe Hoplias intermedius, foram avaliados os efeitos da exposição a nanopartículas de Dióxido de Titânio (0,1; 1; 10 ?g g-1), bem como sua co-exposição com chumbo (21 ?g g-1) e alumínio (50 ?g g-1). Foi realizado o teste do cometa versão alcalina e medidos os biomarcadores enzimáticos: superóxido dismutase, catalase, glutationa peroxidase, glutationa reduzida, etoxiresorufina-Odeetilase e glutationa S-transferase. Não foi verificada genotoxicidade nessa espécie de peixe, porém as nanopartículas causaram alterações em alguns biomarcadores enzimáticos, como a diminuição da SOD (0,1 e 1?g g-1), GSH (1?g g-1), GST (0,1 ?g g-1) e um aumento na atividade da EROD na maioria dos grupos de co-exposição. Devido ao fato de que a interação entre compostos químicos e formas vivas inicia no nível celular, buscamos aprofundar nossas análises utilizando um modelo in vitro de estudo usando células de peixe da linhagem RTG-2 a fim de predizer o modo de ação das nanopartículas de Dióxido de Titânio (0,1; 1 e 10 ?g mL-1) e de Prata (0,01; 0,1 e 1 ?g mL-1) através do ensaio cometa em diferentes versões: alcalino, oxidativo (hOGG1) e crosslink (Proteinase K). Através dos dados demonstramos que ambas nanopartículas agem como crosslinkers entre DNA e proteína e causam danos oxidativos ao DNA. Tais partículas podem causar um risco a vida aquática e em consequência a todos os organismos direta ou indiretamente expostos. Devido ao fato desses novos contaminantes não serem regulados oficialmente, seu uso tem sido muito elevado e os riscos negligenciados. Nesse contexto, aproveitamos para discutir através do materialismo histórico a crise civilizatória contemporânea que tem ocasionado uma séria degradação ambiental, com causas econômicas e sociais interdependentes. A questão ambiental é um campo de discussão acerca dessa crise e contesta o modelo econômico e industrial bem como o destino da sociedade e reflete sobre a interação homem-natureza buscando uma relação de permanência, harmonia e equilíbrio. O desenvolvimento voltado a sustentabilidade é a melhor alternativa na promoção do aumento da qualidade de vida e o incremento das capacidades humanas que podem garantir a manutenção de todas as espécies. Palavras-chave: Dióxido de Titânio. Nanomateriais. Ensaio cometa. Genotóxico. Métodos Alternativos à Experimentação Animal.

Abstract: The advent of nanotechnology has provided an expressive increase in the production and use of nanomaterials. Meanwhile, the prediction of the hazard of these multiple compounds to living organisms is still a challenge to science. Because of their unique physicochemical properties, such as large penetration capacity, large surface area and chemical activity, they have become potentially attractive in industrial and medical technologies. Due to the extensive use of manufactured nanomaterials it is inevitable that they will be released into the environment continuously from disposal, washing of products or release through use. Thus, these compounds are considered relevant emerging contaminants, since the risk associated with their presence may not be clearly known and the presence in natural environments is recent, in addition to occur at low levels, being difficult to detect. In this work, we investigate the toxic potential of nanoparticles by different approaches. In the in vivo assays using the Hoplias intermedius fish, the effects of exposure to titanium dioxide nanoparticles (0.1, 1, 10 ?g g-1) and their co-exposure with lead (21 ?g-1) and aluminum (50 ?g-1). The comet alkaline version was tested and the enzymatic biomarkers measured: superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase, glutathione reduced, ethoxyresorufin-O-deethylase, and glutathione S-transferase. No genotoxicity was observed in this fish specie, but the nanoparticles caused changes in some enzymatic biomarkers, such as the decrease in SOD (0.1 and 1?g g-1), GSH (1?g g-1), GST (0.1 ?g g-1) and increased EROD activity in most co-exposure groups. Due to the fact that the interaction between chemical compounds and living forms starts at the cellular level, we attempt to deepen our analyzes using an in vitro model of study with fish cells of the RTG-2 lineage in order to predict the mode of action of titanium dioxide (0.1, 1 and 10 ?g mL-1) and silver nanoparticles (0.01, 0.1 and 1 ?g mL-1). The toxicity was assessed by the comet assay in different versions: alkaline, oxidative (modified hOGG1) and crosslinks (Proteinase K). Through the data we show that both nanoparticles act as crosslinkers between DNA and protein and cause oxidative damage to DNA. Due to the fact that these new contaminants are not officially regulated, their use has been very high and the risks negligence. In this context, we take the opportunity to discuss through historical materialism the contemporary civilization crisis that has caused serious environmental degradation, with interdependent economic and social causes. The environmental issue is a field of discussion about this crisis that challenges the economic and industrial model as well as the destiny of society and reflects on the humankind-nature interaction seeking a relationship of permanence, harmony and balance. Sustainability-based development is the best alternative in promoting the increase of the quality of life and the increase of the human capacities that can guarantee the maintenance of all the species. Key-words: Titanium Dioxide. Nanomaterials. Comet Assay. Genotoxic. Alternative Methods to Animal Testing.