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Publicação
Biological effects of cellulose nanofibrils in a lung epithelial cell line
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Orientador(es)
Resumo(s)
Cellulose nanofibrils (CNFs) are plant-derived nanomaterials, showing advantageous physicochemical properties, renewable nature and low cost. CNFs have great potential in several industries, including forest, food, pharmaceutical and biomedicine, as drug-delivery systems or for tissue repair and regeneration. The increased production and application of CNFs leads to greater exposure of both workers and consumers, being extremely important to evaluate possible negative outcomes for human health. Due to their similarities with other fibers, such as carbon nanotubes, they may reveal adverse effects, such as carcinogenesis. The objective of this work was to evaluate the biosafety of CNFs produced by different pre-treatments - TEMPO-mediated oxidation and enzymatic hydrolysis - from a bleached industrial Eucalyptus globulus kraft pulp. For this purpose, the internalization, cytotoxicity and genotoxicity of these CNFs was analysed through different parameters: intracellular localization, cell viability and chromosome damage. Human lung epithelial cells (A549) were used, since the most frequent route of exposure is inhalation of CNFs, especially in occupational context. Preliminary results suggested that CNFs may not be internalized. Both CNFs did not show cytotoxicity and genotoxicity effects, regardless of dose and exposure time. However, an increase in cell proliferative capacity was observed when exposed to both types of CNFs. In conclusion, although the studied CNFs have different properties, in vitro safety assessment in A549 cells confirmed that both are biocompatible and showed a stimulating action on cell proliferation that needs to be explored through other parameters or in vivo assays. Understanding the physicochemical properties that possibly influence biological effects will contribute to a safe-by-design approach, enabling a more responsible and sustainable development of CNFs.
As nanofibras de celulose (CNFs) são nanomateriais derivados de plantas, que exibem propriedades físico-químicas vantajosas, natureza renovável e baixo custo. As CNFs apresentam um grande potencial em diversas indústrias, incluindo a florestal, alimentar, farmacêutica e biomedicina, como sistemas de distribuição de fármacos ou para reparação e regeneração de tecidos. O aumento da produção e de aplicações das CNFs, leva consequentemente a uma maior exposição, tanto de trabalhadores como de consumidores, sendo de extrema importância avaliar possíveis efeitos negativos para a saúde humana. Devido às suas semelhanças com outras fibras, como os nanotubos de carbono, podem revelar efeitos adversos, como carcinogénese. O objetivo deste trabalho foi avaliar a biossegurança de CNFs produzidas por diferentes pré-tratamentos – oxidação mediada por TEMPO e hidrólise enzimática – provenientes de uma pasta de Eucalyptus globulus. Para este propósito, foi analisada a internalização, a citotoxicidade e genotoxicidade destas CNFs através de diferentes parâmetros: localização intracelular, viabilidade celular e danos na estrutura dos cromossomas. Foram utilizadas células epiteliais do pulmão (A549), dado que a via de exposição mais frequente ocorre pela inalação das CNFs, principalmente em contexto ocupacional. Resultados preliminares sugeriram que as CNFs podem não ser internalizadas. Ambas as CNFs não demonstraram efeitos de citotoxicidade e genotoxicidade, independentemente da concentração e tempo de exposição. No entanto, foi observado um aumento da capacidade proliferativa das células quando expostas aos dois tipos de CNFs. Em conclusão, apesar das CNFs estudadas apresentarem propriedades distintas, a avaliação de segurança in vitro em células A549 confirmou que ambas são biocompatíveis e mostrou uma ação estimulante na proliferação celular que necessita de ser explorada, através de outros parâmetros ou ensaios in vivo. O conhecimento das propriedades físico-químicas que possivelmente influenciam os efeitos biológicos das CNFs irá contribuir para uma abordagem “safe-by-design”, permitindo um desenvolvimento mais responsável e sustentável das mesmas.
As nanofibras de celulose (CNFs) são nanomateriais derivados de plantas, que exibem propriedades físico-químicas vantajosas, natureza renovável e baixo custo. As CNFs apresentam um grande potencial em diversas indústrias, incluindo a florestal, alimentar, farmacêutica e biomedicina, como sistemas de distribuição de fármacos ou para reparação e regeneração de tecidos. O aumento da produção e de aplicações das CNFs, leva consequentemente a uma maior exposição, tanto de trabalhadores como de consumidores, sendo de extrema importância avaliar possíveis efeitos negativos para a saúde humana. Devido às suas semelhanças com outras fibras, como os nanotubos de carbono, podem revelar efeitos adversos, como carcinogénese. O objetivo deste trabalho foi avaliar a biossegurança de CNFs produzidas por diferentes pré-tratamentos – oxidação mediada por TEMPO e hidrólise enzimática – provenientes de uma pasta de Eucalyptus globulus. Para este propósito, foi analisada a internalização, a citotoxicidade e genotoxicidade destas CNFs através de diferentes parâmetros: localização intracelular, viabilidade celular e danos na estrutura dos cromossomas. Foram utilizadas células epiteliais do pulmão (A549), dado que a via de exposição mais frequente ocorre pela inalação das CNFs, principalmente em contexto ocupacional. Resultados preliminares sugeriram que as CNFs podem não ser internalizadas. Ambas as CNFs não demonstraram efeitos de citotoxicidade e genotoxicidade, independentemente da concentração e tempo de exposição. No entanto, foi observado um aumento da capacidade proliferativa das células quando expostas aos dois tipos de CNFs. Em conclusão, apesar das CNFs estudadas apresentarem propriedades distintas, a avaliação de segurança in vitro em células A549 confirmou que ambas são biocompatíveis e mostrou uma ação estimulante na proliferação celular que necessita de ser explorada, através de outros parâmetros ou ensaios in vivo. O conhecimento das propriedades físico-químicas que possivelmente influenciam os efeitos biológicos das CNFs irá contribuir para uma abordagem “safe-by-design”, permitindo um desenvolvimento mais responsável e sustentável das mesmas.
Descrição
Dissertação de mestrado em Genética Molecular e Biomedicina, apresentada á Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, 2019
Palavras-chave
Cellulose Nanofibrils Environmental Genotoxicity Nanotoxicology Lung Cells Genotoxicidade Ambiental Nanofibras de Celulose Células A549 Efeitos Biológicos Toxicidade in vitro Avaliação de Segurança Nanotecnologia