ADRIANA KUCHINSKI CAVALCANTE

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Avaliação da toxicidade de nanopartículas de prata estabilizadas com goma arábica
2019 - MAZIERO, J.S.; ROGERO, S.O.; DAMASCENO, K.C.; ORMENIO, M.B.; CAVALCANTE, A.K.; MARTINI, G.A.; BATISTA, J.G.S.; KATTI, K.V.; LUGAO, A.B.; ROGERO, J.R.
As nanopartículas de prata (NPAg), devido a seus diversos atributos (formato variado, elevada área superficial e alto poder bactericida), vem sendo amplamente utilizadas em diversos setores da indústria. Esta utilização abrangente, tem provocado grande preocupação, quanto aos impactos e riscos potenciais que as NPAg podem causar ao meio ambiente e à saúde humana. Este trabalho teve como objetivo verificar a toxicidade de uma amostra de NPAg estabilizada com Goma Arábica e reduzida com Tri-Alanina, utilizando ensaios in vitro e in vivo. O teste in vitro de citotoxicidade, foi realizado seguindo a norma ISO 10993 - 5, em células da linhagem NCTC-L929; os ensaios in vivo de ecotoxicidade aguda, de acordo com a norma brasileira ABNT NBR 12713, utilizando como organismo teste a Daphnia similis; e embriotoxicidade aguda de acordo com o protocolo da OECD 236, utilizando como organismo teste o Danio rerio. Os resultados obtidos foram: IC50 de 2,61 mg L-1, CE50 de 6,55 μg L-1 e CL50 de 673 μg L-1. Os organismos aquáticos apresentaram maior sensibilidade às NPAg do que as células em cultura, elevando a importância de se realizar mais estudos em várias espécies de interesse biológico. Além disso, mostra-se necessário verificar o descarte apropriado dessas nanopartículas, visto que no Brasil ainda não há legislações que quantifiquem os limites permissíveis para esse descarte.
Avaliação da toxicidade in vitro e in vivo das nanopartículas de ouro reduzidas e estabilizadas com mangiferina e resveratrol
2019 - CAVALCANTE, A.K.; BATISTA, J.G.S.; MAZIERO, J.S.; ROGERO, S.; ROGERO, J.R.; VIVEIROS, W.; KATTI, K.; LUGAO, A.B.; ALAVARSE, R.D.
As nanopartículas de ouro (AuNPs) com diferentes tamanhos e formas têm sido amplamente estudadas em todo o mundo. A síntese de AuNPs geralmente envolve agentes de redução e solventes que apresentam problemas relacionados à toxicidade. A fim de resolver esta questão, metabólitos presentes em diversos extratos de plantas tem sido explorados para a preparação de diferentes nanopartículas. Pesquisadores mostraram que alguns fitoquímicos, como a mangiferina (MGF) e resveratrol (RESV), além de reduzirem e estabilizarem as AuNPs, são capazes de funcionalizá-las. O aumento na produção e utilização das nanopartículas tem provocado grande preocupação quanto aos impactos e riscos potenciais que estas podem causar ao meio ambiente e à saúde humana. Desta forma, o estudo teve como objetivo avaliar o nível de toxicidade das AuNPs, reduzidas e estabilizadas com MGF e RESV in vitro e in vivo, comparando-as com o método clássico de síntese de AuNPs, descrito por Turkvich, no qual o citrato de sódio é o agente redutor e estabilizante (CITR-AuNPs). Foi realizado o ensaio de citotoxicidade de acordo com a International Standard Organization (ISO 10993-5, 2009) e o ensaio de toxicidade aguda em embriões de Zebrafish (FET TEST), de acordo com o protocolo da OECD nº 236. Zebrafish é um importante modelo animal utilizado nas áreas de biologia do desenvolvimento, genética e biomedicina e é utilizado em ensaios ecotoxicológicos. Como o zebrafish apresenta 70% de similaridade genética com humanos, assim como similaridades fisiológicas e anatômicas, este modelo pode ser usado para prever efeitos de toxicidade em humanos. Além de alta taxa reprodutiva e rápido desenvolvimento embrionário, a espécie apresenta grande sensibilidade quando exposta a produtos químicos, sendo capaz de absorver rapidamente os compostos que são diretamente adicionados à água e acumulá-los em vários tecidos. O organismo é de fácil obtenção, gerenciamento e de baixo custo. Tanto as nanopartículas reduzidas e estabilizadas com MGF e RESV, quanto os redutores, não apresentaram citotoxicidade, porém as CITR-AuNPs apresentaram IC50 de 180 μg.mL-1. Em relação ao FET TEST, a taxa de letalidade dos organismos expostos a MGF e MGF-AuNPs, ambas na concentração de 350 μg.mL-1, foi de 12% e 5% respectivamente. Já a taxa de letalidade dos organismos expostos ao RESV na concentração de 165 μg.mL-1, foi de 17.5%. A CL50 obtida das RESV-AuNPs foi de 14.55 μg.mL-1, nas concentrações de 82.5 e 165 μg.mL- 1, observou-se atraso estatísticamente significativo da eclosão dos organismos, no período de 72 horas pós fecundação. A taxa de letalidade dos organismos expostos ao citrato de sódio e CITR-AuNPs, ambas na concentração de 250 μg.mL-1, foi de 3.75% e 16.25% respectivamente. Não foram encontrados valores de CL50 nas concentrações testadas das nanopartículas, exceto RESV-AuNPS. Nanopartículas com maiores concentrações do que as testadas não apresentam estabilidade, tendendo a aglomeração e precipitação.
In vitro and in vivo toxicity evaluation of silver nanoparticles stabilized with gum arabic
2018 - MAZIERO, J.S.; CAVALCANTE, A.K.; MARTINI, G.A.; DAMASCENO, K.C.; ORMENIO, M.B.; CAVALCANTE, B.K.; ROGERO, S.O.; ROGERO, J.R.; LUGAO, A.B.
Due to its properties such as size, varied shape, high surface area and high bactericidal properties, silver nanoparticles (AgNP) have been widely used in several sectors of the industry: bandages; inside food coolers, to retard spoilage; in antimicrobial insoles, to prevent odors; in air purifiers; in surgical instruments and etc [1] [2]. Considering the range of applications a great concern in the academic field, mainly ecotoxicological, as the potential impacts and risks that AgNP can cause to the environment and human health has increased. During the synthesis of AgNP it is necessary to use stabilizing agents such as gum arabic (GA), which is an exudate of dried gum, edible, from the stems and branches of Acacia senegal and A. seyal, rich in soluble fiber not viscous. GA has broad industrial use as stabilizer, thickening agent and emulsifier [3]. Based on these considerations, this work aimed to verify and compare the toxicity level of two GA-stabilized AgNP samples (Sample 1: AgNP at 147 ppm concentration, approximately 25 nm in size; and Sample 2: AgNP at concentration of 174 ppm with approximate size of 75 nm) using in vitro and in vivo assays. The in vitro cytotoxicity test was performed according to ISO 10993-5 by the neutral red uptake method in cells of the NCTC-L929 line, to obtain the IC50 (cytotoxicity index, which is the concentration of the substance causing it 50% mortality of exposed cells); and the in vivo acute ecotoxicity assay, according to the Brazilian standard ABNT NBR 12713, using Daphnia similis as the test organism to obtain EC50 (effective concentration that causes immobility in 50% of exposed organisms). The results obtained for Sample 1 were IC50 of 2.57 mg L-1 and EC50 of 4.40 μg L-1; and Sample 2: IC50 of 2.61 mg L-1 and EC50 of 6.55 μg L-1. These results demonstrated that aquatic organisms are much more sensitive to AgNP than cells in culture, raising the importance of conducting further studies related to the adversities that these nanoparticles can cause to the environment and human health. In addition, it is necessary to verify the disposal of the same in the environment, since in Brazil there are still no legislation that quantifies the permissible limits for this disposal.
Evaluation of the toxicity of gold nanoparticles produced by green nanotechnology in Zebrafish (Danio rerio)
2018 - CAVALCANTE, A.K.; BATISTA, J.G.S.; MAZIERO, J.S.; DAMASCENO, K.C.; ORMENIO, M.B.; CAVALCANTE, B.K.; ROGERO, S.O.; ROGERO, J.R.; LUGAO, A.B.
Gold nanoparticles (AuNPs) of different sizes and shapes have been extensively studied by researchers and laboratories around the world. Several studies have demonstrated the applicability of gold nanoparticles in the treatment and diagnosis of cancer, in the treatment of chronic inflammation, infections, degenerative diseases and autoimmune diseases [1]. The synthesis of AuNPs generally involves reducing agents which present problems related to toxicity. In order to address this issue, metabolites present in various plant extracts have been exploited for the preparation of different nanoparticles. The methods that use phytochemicals to reduce metal ions provide a green approach to nanotechnology, known as green nanotechnology [2]. Researchers have shown that some phytochemicals, such as mangiferin (MGF) and epigallocatechin-gallate (EGCG), in addition to reducing and stabilizing the gold nanoparticles, are able to functionalize them. These molecules have chemical groups that allow binding to overexpressed receptors on some types of tumor cells [3]. The objective of this study was to evaluate the level of toxicity of the gold nanoparticles, reduced and stabilized with epigallocatechin-gallate (EGCG-AuNPs) in Zebrafish embryos (Danio rerio), as an indication of a possible environmental effect. To assess the developmental impact of embryos, organisms were exposed to different dilutions of the EGCG-AuNPs suspension for a 96-hour period according to OECD Protocol 236 (Fish Embryo Acute Toxicity Test-FET). Zebrafish is an established vertebrate model for the study of development, disease and is being increasingly used for both pre-clinical studies and toxicological applications due to a range of favorable traits [4]. EGCG-AuNPs demonstrated toxicity, with organ lethality being less than 33% at all concentrations used. The work provided a contribution on the toxicity of AuNPs synthesized and stabilized with the epigallocatechin-gallate reducing agent and using Zebrafish embryos as an animal.
In vitro and in vivo toxicity of coal fly Ash Lechatee
2018 - DAMASCENO, K.C.; CAVALCANTE, A.K.; MAZIERO, J.S.; MARTINI, G.A.; ORMENIO, M.B.; MAMEDE, F.C.; MIRANDA, C.S.; CAMPELLO, F.A.; IZIDORO, J.C.; ROGERO, S.O.; FUNGARO, D.A.; LOPES-FERREIRA, M.; ROGERO, J.R.
Coal Fly ash is a major solid waste from coal-fired power stations. In Brazil, more than 4 million tons per year of fly ash are generated and only 30% is applied as raw material for cement and concrete production. The remaining is disposed in on-site ponds, nearby abandoned or active mine sites and landfills. The inadequate disposal of fly ash may pose a significant risk to the environment due to the possible leaching of hazardous pollutants into the surrounding soil and groundwater. A combination of leaching tests, cytotoxicity and ecotoxicological assays were used in this studyin order toevaluate the possible adverse effects of coal fl y ash in non-target organisms. The sample was collected from coal-fi red power plant located in Southern Brazil and the coal fly ash was submitted to a leaching procedure using USEPA SW 864 Method 1311. The leachate was prepared in six dilutions: 1.56%, 3.12%, 6.25%, 12.5%, 25% and 50%. Acute toxicity tests were performed on NCTC clone 929 (CCIAL-020) culture cells by neutral red uptake cytotoxicity method; acute ecotoxicity usingDaphnia similisand Danio rerio embryos according to ABNT NBR 12713 and OECD 236, respectively were employed. The cytotoxicity index (CI50) obtained was 33%; the EC50of D. similis after 48 h of exposure to the leachate was 7.25% and the LC50of D. rerio after 96 h of exposure was 4.39%. The results of these bioassays indicated toxicity of the coal fly ash leachate toward exposed organisms.
Radiolytic synthesis of non-toxic, size-homogeneous gold nanoparticles
2018 - FREITAS, L.F. de; CAVALCANTE, A.K.; LUGAO, A.B.
Radiolytic synthesis of nanoparticles is one of the successful examples of Green Chemistry (the use of non-toxic chemicals, environmentally benign solvents and renewable materials during the chemical processes), in which the reducing agents responsible for the particle nucleation are no other than the reactive species generated by the radiolysis of the solvent itself (i.e. water, acetone or alcohols). This study consists on the radiolytic synthesis and characterization of gold nanoparticles, as well as the assessment of their toxicity levels to Zebrafish embryos (Danio rerio), as an indication of a possible environmental effect. The nanoparticles were synthesized by mixing: NaAuCl4 2 x 10-3 M; polyvinylpyrrolidone 100 kDa 0.5% (as size stabilizer); propan-2-ol 0.2 M and acetone 0.06 M (for the generation of propyl radicals); and AgNO3 6 x 10-5 M (another size stabilizer), followed by 10 kGy of gamma radiation (5 kGy h-1) [1]. The particles were characterized by their absorption spectra in the UV and visible, and the dynamic light scattering (DLS) technique was used to assess their hydrodynamic size. Finally, the impact on the development of Zebrafish embryos was investigated for different dilutions of the nanoparticles suspension, according to the OECD protocol nº 236 (Guideline on Fish Embryo Acute Toxicity Test – FET), as a means of assessing the environmental impact of the nanomaterial. An acute (96 hours of exposition to gold nanoparticles) and a chronic (168 hours of exposition) assay were performed. The particles were successfully synthesized in a multipurpose gamma irradiator, with an absorption peak at 532 nm and a narrow size distribution (around 80 nm). There was no evident toxicity for the fish in any tested concentration, leading to the conclusion that this green method of nanoparticle synthesis generates a potentially environment-safe material, with good control of size and optical properties.
Nanopartículas de ouro com potencial teranóstico de câncer sintetizadas por meio de nanotecnologia verde
2018 - BATISTA, J.G.S.; LUGAO, A.B.; ROGERO, S.; CAVALCANTE, A.K.; MAZIERO, J.S.
Grupos de pesquisa ao redor do mundo voltaram a atenção para as nanopartículas de ouro pelo fato destas atenderem as necessidades de sistemas nanocarreadores na terapia e diagnóstico de câncer. Elas podem ser usadas na orientação e liberação de fármacos a sítios ou grupos celulares específicos e em terapias fototérmicas como agente gerador de calor. Um número significativo de estudos demonstrou suas possíveis aplicações, tais como biosensores, contraste na imagiologia biológica, em sistemas de liberação de fármacos e como teranóstico. São capazes de gerar imagens e aniquilar células cancerosas, simultaneamente. Assim, as nanopartículas de ouro são consideradas promissoras no desenvolvimento de novos compostos com potencial aplicação na medicina oncológica, no tratamento de inflamações crônicas, infecções, doenças degenerativas e autoimunes. No entanto, apesar das formas nanométricas de ouro apresentarem menor toxicidade comparada aos muitos outros nanomateriais, a toxidade dessas partículas deve ser minuciosamente avaliada. O maior desafio é propor modificações moleculares, como a funcionalização de superfície, que promova a melhora da farmacocinética desses compostos, diminua a toxicidade e possibilite o direcionamento a alvos específicos. Esse estudo visa o desenvolvimento de uma nova nanopartícula de ouro (AuNP), utilizando albumina humana (ASH) e epigalocatequinagalato (EGCG), na tentativa de diminuir a captação hepática e melhorar a biodisponibilidade dessas nanopartículas. A metodologia de síntese foi adaptada e estabelecida. A sua reprodutibilidade foi avaliada com base nos ensaios de caracterização físico-química, que foram realizados pelas técnicas de espectrofotometria UV-Vis e fluorescência, espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial Zeta, microscopia eletrônica de transmissão (MET). A estabilidade foi avaliada em relação à temperatura, pH e concentração de cloreto de sódio (NaCl). As nanopartículas não apesentaram citotoxicidade in vitro utilizando o método do vermelho neutro, nas concentrações testadas e se mostraram estáveis na faixa de pH entre 5 e 9, e também em concentrações de NaCL até 3%.
Avaliação da toxicidade in vivo das Nanopartículas de Ouro reduzidas e estabilizadas com o fitoquímico Resveratrol
2018 - CAVALCANTE, A.K.; BATISTA, J.G.S.; BARROS, J.A.G.; ORMENIO, M.B.; DAMASCENO, K.C.; ROGERO, S.O.; ROGERO, J.R.; LUGAO, A.B.
As nanopartículas de ouro (AuNPs) com diferentes tamanhos e formas têm sido amplamente estudadas e utilizadas em diversas áreas, como por exemplo, em aplicações biomédicas. Dentre tais aplicações, encontramos a liberação de agentes antitumorais. A síntese de AuNPs geralmente envolve agentes de redução que apresentam problemas relacionados à toxicidade. A fim de resolver esta questão, metabólitos presentes em diversos extratos de plantas tem sido explorados para a preparação de diferentes nanopartículas. Os métodos que utilizam os fitoquímicos para redução de íons metálicos fornecem uma abordagem verde a nanotecnologia, conhecida como “green nanotechnology”. O fitoquímico resveratrol, um composto fenólico com potencial redutor, encontrado em 72 espécies de plantas, como uva, amora e amendoim, foi usado neste trabalho como agente redutor na preparação de AuNPs. O resveratrol além de ser um antioxidante, também é conhecido como fármaco antitumoral/anticâncer. Foi descrito na literatura, que a conjugação de Reveratrol com AuNPs aumenta em 65% a efetividade em testes realizados in vitro, utilizando células de câncer de pulmão humano, quando comparado ao resveratrol administrado isoladamente. Este trabalho teve como objetivo verificar o nível de toxicidade das nanopartículas de ouro, reduzidas e estabilizadas com resveratrol (RESV-AuNPs) em embriões de Zebrafish (Danio rerio), de acordo com o protocolo da OECD nº 236 (Fish Embryo Acute Toxicity Test- FET). Os embriões foram expostos as RESV-AuNPs por um período de 96 e 168 horas. O Zebrafish apresenta-se como um modelo in vivo alternativo, rápido, de alto rendimento, facilmente acessível e que possui uma boa correlação com modelos in vitro. As RESV-AuNPs demonstraram toxicidade nos dois períodos de exposição, sendo a letalidade dos organismos inferior a 10% em todas as concentrações utilizadas. O trabalho forneceu uma contribuição sobre a toxicidade de AuNPs sintetizadas e estabilizadas com o agente redutor resveratrol, utilizando como modelo animal embriões de Zebrafish.
Avaliação da toxicidade in vitro e in vivo das Nanopartículas de Prata
2018 - MAZIERO, J.S.; ROGERO, S.O.; DAMASCENO, K.C.; ORMENIO, M.B.; CAVALCANTE, A.K.; LUGAO, A.B.; ROGERO, J.R.
Devido às suas propriedades como tamanho, formato variado, elevada área superficial e alto poder bactericida, as nanopartículas de prata (NPAg) vem sendo amplamente utilizadas em diversos setores da indústria: curativos, devido a sua capacidade bactericida; no interior de refrigeradores de alimentos, para retardar a deterioração; em palmilhas antimicrobianas, para evitar odores; em purificadores de ar; em instrumentos cirúrgicos e etc. A sua ampla utilização tem provocado grande preocupação na área acadêmica, principalmente ecotoxicológica, quanto aos impactos e riscos potenciais que estas podem causar ao meio ambiente e à saúde humana. Baseado nessas considerações, este trabalho teve como objetivo verificar o nível de toxicidade destas NPAg utilizando ensaios in vitro e in vivo. O teste in vitro de citotoxicidade, foi realizado seguindo a norma ISO 10993 - 5 pelo método de incorporação do corante vermelho neutro, em células da linhagem NCTC-L929 e os ensaios in vivo de ecotoxicidade aguda, de acordo com a norma brasileira ABNT NBR 12713, utilizando como organismo teste a Daphnia similis. Os resultados obtidos foram o IC50 (índice de citotoxicidade, que é a concentração das NPAg que causa mortalidade a 50% das células expostas), de 2,57 mg. L-1, e a CE50 (concentração efetiva das NPAg que causa imobilidade em 50% dos organismos expostos) de 4,40 μg. L-1. Estes resultados mostram que os organismos aquáticos são muito mais sensíveis às NPAg do que as células em cultura, elevando a importância de se realizar mais estudos relacionados às adversidades que essas nanopartículas podem causar. Além disso, mostra-se necessário verificar o descarte das mesmas no meio ambiente, visto que no Brasil ainda não há legislações que quantifiquem os limites permissíveis para esse descarte.
Radiolytic synthesis of non-toxic, size-homogeneous gold nanoparticles
2018 - FREITAS, L.F.; KUCHINSKI, A.C.; LUGAO, A.B.
Radiolytic synthesis of nanoparticles is one of the successful examples of Green Chemistry (the use of non-toxic chemicals, environmentally benign solvents and renewable materials during the chemical processes), in which the reducing agents responsible for the particle nucleation are no other than the reactive species generated by the radiolysis of the solvent itself (i.e. water, acetone or alcohols). This study consists on the radiolytic synthesis and characterization of gold nanoparticles, as well as the assessment of their toxicity levels to Zebrafish embryos (Danio rerio), as an indication of a possible environmental effect. The nanoparticles were synthesized by mixing: NaAuCl4 2 x 10-3 M; polyvinylpyrrolidone 100 kDa 0.5% (as size stabilizer); propan-2-ol 0.2 M and acetone 0.06 M (for the generation of propyl radicals); and AgNO3 6 x 10-5 M (another size stabilizer), followed by 10 kGy of gamma radiation (5 kGy h-1) [1]. The particles were characterized by their absorption spectra in the UV and visible, and the dynamic light scattering (DLS) technique was used to assess their hydrodynamic size. Finally, the impact on the development of Zebrafish embryos was investigated for different dilutions of the nanoparticles suspension, according to the OECD protocol nº 236 (Guideline on Fish Embryo Acute Toxicity Test – FET), as a means of assessing the environmental impact of the nanomaterial. An acute (96 hours of exposition to gold nanoparticles) and a chronic (168 hours of exposition) assay were performed. The particles were successfully synthesized in a nuclear reactor, with an absorption peak at 532 nm and a narrow size distribution (around 25 nm). There was no evident toxicity for the fish in any tested concentration, leading to the conclusion that this green method of nanoparticle synthesis generates a potentially environment-safe material, with good control of size and optical properties.