Avaliação toxicológica de nanopartículas de prata encapsuladas e não encapsuladas por meio do teste de Allium cepa na ausência e presença de luz

Abstract

Resumo: Nanopartículas de prata (AgNPs), produzidas em sua forma não estabilizada (sem cápsula) e estabilizada contra agregação (com uma cápsula orgânica), são amplamente usadas em produtos de consumo devido seu potencial antibacteriano, e têm se tornado uma preocupação ambiental, dado seu crescente uso e liberação no meio ambiente. Sendo a cápsula de polivinilpirrulidona (PVP), uma das mais utilizadas. Devido à pouca compreensão sobre o comportamento de AgNPs em diferentes condições, e sua sensibilidade à luz, este estudo objetivou investigar a toxicidade de baixas concentrações de AgNP e AgNP-PVP nas condições de escuro e exposição à luz visível, considerando especificamente suas tendências a aglomerar diferenciadas - um importante determinante da internalização das NPs. Sementes de A. cepa expostas às NPs no escuro e claro, foram avaliadas quanto a inibição da germinação e desenvolvimento das raízes (toxicidade) (0,5; 1; 5; 10 e 100 ng/mL), alterações do ciclo celular (citotoxicidade) e danos no DNA (genotoxicidade) (5; 10 e 100 ng/mL), alterações celulares morfológicas e bioquímicas (atividade de enzimas envolvidas no estresse oxidativo) (100 ng/mL). Os resultados foram relacionados com a caracterização química das NPs. Não houve alteração na germinação e desenvolvimento das raízes para ambas AgNPs testadas nas duas condições. Contudo, elas foram genotóxicas, pelo aumento significativo de aberrações cromossômicas (AC) e micronúcleos (MN), no escuro e no claro. Ademais, houve diminuição da atividade de Superóxido dismutase (SOD) e aumento de lipoperoxidação (LPO) em AgNP-PVP no claro e no escuro, respectivamente, indicando estresse oxidativo. Apesar de estabilizada, AgNP-PVP se mostrou menos genotóxica que AgNP, indicando que a toxicidade de NPs pode ir muito além de seu estado de agregação. A comparação dos efeitos adversos promovidos pelas NPs em estudo, mostrou que a luz visível diminuiu as AC em até 5,60x em AgNP e 2,01x em AgNP-PVP. Alterações no índice mitótico (IM) e alterações morfoanatômicas nas raízes, verificadas para as maiores concentrações na condição escuro, não foram observadas na condição clara, mostrando que a luz promove alterações que impedem que as NPs exerçam sua ação citotóxica. Nosso estudo sugere que a luz visível poderia ser utilizada como ferramenta em tratamentos de resíduos, diminuindo sua toxicidade e os riscos ambientais, para isso, mais estudos com luz e NPs devem ser realizados

Abstract: AgNPs, produced in non stabilized form (without coating) and stabilized against aggregation (with an organic coating), are widely used in consumer products due to their antibacterial potential. Among the existing capping agents, Polyvinylpirrulidone (PVP) is one of the most used. Due to the limited understanding of AgNPs behavior in different conditions, and their sensitivity to light, this study aimed to investigate the toxicity of low concentrations of AgNP and AgNP-PVP under dark and visible light exposure conditions, considering specifically their differentiated tendencies to agglomerate - an important determinant of cellular internalization of NPs. A. cepa seeds exposed to NPs under dark and light conditions, were evaluated for inhibition of germination and root development (toxicity) (0,5;1;5;10 and 100 ng/mL), cell cycle alterations (cytotoxicity) and DNA damage (genotoxicity) (5; 10 and 100 ng/mL), morphological and biochemical cell alterations (activity of enzymes involved in oxidative stress) (100 ng/mL). The results were related to the characterization of NPs. There were no alterations in germination and root development for both AgNPs tested in both conditions. However, they were genotoxic, with significant increase in chromosomal abnormalities (AC) and micronuclei (MN), under dark and light. In addition, AgNP-PVP caused a decrease of Superoxide dismutase (SOD) and increase of lipoperoxidation (LPO) under light and dark conditions, respectively, indicating oxidative stress. Despite being stabilized, AgNP-PVP showed to be less genotoxic than AgNP, indicating that the toxicity of NPs can go far beyond its state of aggregation. The comparison of the adverse effects promoted by NPs in study showed that the visible light decreased AC by up to 5.60x in AgNP and 2.01x in AgNPPVP. Alterations in the mitotic index (IM) and morphoanatomic alterations in the roots, verified for the highest concentrations under dark condition, were not observed in the light condition, showing that light promotes alterations that "prevent" the NPs from exerting their cytotoxicity. We believe that the visible light can be used as an important tool to treat AgNPs in wastewaters, reducing its toxicity and environmental risks