Application of innovative methods to assess the allergenic potential of nanomaterials

Autor: Bezerra, Soraia Ferreira
Přispěvatelé: Valadares, Marize Campos, Nascimento, Thais Leite, Cunha, Luiz Carlos, Silva, Luiz Antônio Dantas
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG
Universidade Federal de Goiás (UFG)
instacron:UFG
Popis: Introdução: O uso em excesso de nanomateriais (NMs) fulerenos (C60), dióxido de titânio (TiO2) e nanotubos de carbono parede simples (NTCPS) em diversas áreas da indústria, resultou no aumento da exposição humana e ambiental, sendo necessária a preocupação com a avaliação da toxicidade desses NMs. Estudos comprovam que esses podem interagir em diferentes sistemas, incluindo o sistema imunológico, podendo provocar diversas alterações em nível celular e tecidual evidenciando a necessidade de avaliar o potencial alergênico desses NMs. Objetivo: Investigar o potencial alergênico de NMs (TiO2, NTCPS e C60) por meio de métodos inovadores, livres de animais, com validação regulatória e/ou cientifica. Metodologia: A priori, realizou-se a dispersão dos NMs em meio para cultivo celular e meio aquoso onde as amostras foram preparadas em concentração inicial de 200 μg/mL para realização dos testes. Após a dispersão foi realizada a caracterização dos NMs por meio da técnica de espalhamento dinâmico de luz (DLS) e análise de rastreamento de nanopartículas (NTA). Seguindo para os ensaios de internalização realizados com células de fibroblastos 3T3/balb por meio da técnica de microscopia de campo escuro. Para o esclarecimento do potencial de sensibilização da pele foi realizado a avaliação do primeiro evento-chave por meio do método mDPRA que avaliou o porcentual de depleção dos peptídeos cisteína e lisina quando em contato com os NMs. Partindo para a averiguação do terceiro evento-chave que demonstrou o índice de estimulação do marcador CD86 presentes em células dendriticas quando em contato com o produto alergênico por meio da técnica U-SENSTM. Por último, foi realizado a determinação da quantificação de citocinas inflamatórias. Resultados: NMs demonstraram homogeneidade quando avaliados o diâmetro e índice de polidispersão, permitindo a realização dos testes de alergenicidade e modulação de citocinas, com valores de polidispersão NTCPS (0,148), C60 (0,105) e TiO2 (0,548). O mDPRA demonstrou o possível potencial alergênico dos NMs sendo estes categorizados dentro da classe de positivo moderado com o porcentual médio de depleção dentro do estabelecido pela a OECD. Os ensaios de internalização demonstraram que ocorreu internalização do NM nas células. Dados do ensaio U-SENSTM comprovaram aumento na expressão do marcador CD86 com IS > 150 para NTCPS, C60 e TiO2. Com EC150 para NTCPS (189,48 μg / mL), C60 (91,72 μg / mL) e TiO2 (183,05 μg / mL). Os ensaios de quantificação de IL-8 demonstraram aumento significativo da citocinas para os NMs C60 e NTCPS. Conclusão: Os ensaios demonstram que as técnicas mDPRA e U-SENS TM são capazes de avaliar o potencial alergênico de nanomateriais, contribuindo para o entendimento e compreensão dos efeitos desses NM quando em contato com o organismo humano. Introduction: The excessive use of fullerene (C60), titanium dioxide (TiO2) and single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) in several areas of the industry has resulted in increased human and environmental exposures, evidencing the need for the assessment of toxicological profile of these nanomaterials (NMs). Studies have shown that the interaction of these materials in different systems, including the immune system, may cause several alterations at the cellular and tissue level, demonstrating the need to assess the allergenic potential of these NMs. Nonetheless, few data are available regarding the applicability of in vitro evaluation platforms for NMs toxicity assessment. Objective: The aim of this study was to investigate the skin sensitization potential of NMs (TiO2, SWCNTs and C60) through innovative animal-free methods with regulatory and/or scientific validation. Methods: after dispersion in aqueous solvent, the samples were characterized through the Dynamic Light Scattering (DLS) and Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) techniques, while the internalization assays were carried out using the dark field microscopy technique (Cytoviva). For the assessment of skin sensitization potential, validated methodologies for regulatory/scientific purposes were used. The key-event 1 of skin sensitization adverse outcome pathway (AOP) (reactivity with skin peptides) was evaluated using the micro-Direct Peptide Reactivity Assay (micro-DPRA) technique and the key event 3 (dendritic cells activation) using the U-SENSTM assay followed by cytokine quantification through the Cytometric Bead Array method by cytometer of flux. Results: NMs were well dispersed when sonicated allowing the evaluation of the allergenicity and modulation of cytokines tests. With the PDI values SWCNTs (0.148), C60 (0.105) e TiO2 (0.548). The internalization assays demonstrated that NMs were internalized by fibroblasts, achieving the intracellular compartment. The mDPRA demonstrated that the NMs interacts potentially with skin peptides, demonstrating a significant percentage of depletion, characterizing these materials as moderate positive sensitizers according to the first key-event of sensitization. Data from the U-SENSTM assay also demonstrated an increase in CD86 marker expression with Stimulation Index (SI) higher than 150 in a concentration-dependent manner, with EC150 for SWCNTs (189.48 μg/mL), C60 (91.72 μg/mL) and TiO2 (183.05 μg/mL). Additionally, cytokine quantitation assays demonstrated a significant production increase of IL-8 by U937 monocytic cell line exposed to NMs, which is a known biomarker of dendritic cell activation. Conclusion: The results demonstrated that micro-DPRA and U-SENSTM methods are applicable for skin sensitization potential assessment of nanomaterials. Furthermore, the evaluated materials presented a positive profile for skin sensitization regarding the first and the third key-event of the Adverse Outcome Pathway of allergenicity. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Databáze: OpenAIRE
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