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Cyto- and Genotoxicity Assessment of Manufactured Nanomaterials in the A549 Cell Line

Author(s): Saruga, Andreia

Date: 2016

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.18/4664

Origin: Repositório Científico do Instituto Nacional de Saúde

Subject(s): Nanomaterials; Cytotoxicity; Genotoxicity; A549 cells; NMs Dispersion; Genotoxicidade Ambiental; Nanomateriais; Citotoxicidade; Genotoxicidade; Dispersão de Nanomateriais; Células A549


Description

A number of nanomaterials (NMs) have been applied in different fields due to their unique physico-chemical properties. As the use and applications have increased in some industries, serious concerns about their potential impact on the environment and the human health have been raised and have been a challenge for the regulatory authorities. This work aimed at assessing the toxicity of three classes of NMs, namely cerium dioxide, CeO2 (NM-212), titanium dioxide, TiO2 (NM-101 and NM-100) and barium sulphate, BaSO4 (NM-220) since they already have a broad range of applications in industry and consumer products. A standardized protocol for NMs dispersion was followed and the quality of the dispersion in the culture medium was evaluated by the dynamic light scattering technique. Different concentrations (0, 1, 3, 10, 30, 75 and 100 μg/cm2) of each nanomaterial were used to expose A549 cells (human lung carcinoma cells) for cytotoxic evaluation through the MTT and clonogenic assays and genotoxicity assessment through the comet and the cytokinesis-blocked micronucleus (CBMN) assays. The results showed a decrease in cell proliferation after exposure to cerium dioxide nanomaterials for 8 days, at the highest concentrations tested and a slight increase in the level of DNA breaks. Concerning the TiO2 NMs, a statistically significant increase in the level of DNA breaks was found for both NMs; however the CBMN assay did not show any increase in the frequency of chromosomal breaks. BaSO4 was the NM that showed the lowest toxicity in cyto- and genotoxicity assays.Even though the present results contribute to assess the hazard of the tested NMs, the real effects of nanomaterials’ exposure to human health are still unclear and an unequivocal conclusion is difficult to present, given the inconsistent and often conflicting results found in the literature. Thus, the application of some nanomaterials in consumer products should be carefully evaluated until definite conclusions about their safety are available.

Diferentes nanomateriais têm sido aplicados em diferentes áreas, devido às suas propriedades físico-químicas únicas. Como o uso e as aplicações têm aumentado em algumas indústrias, os possíveis impactos no ambiente e na saúde humana têm sido questionadas e tem-se revelado um desafio as autoridades reguladoras. Este trabalho tem como objectivo avaliar a toxicidade de três classes de NMs, nomeadamente, dióxido de cério, CeO2 (NM-212), dióxido de titânio, TiO2 (NM-101 e NM-100) e sulfato de bário, BaSO4 (NM-220), visto que estes já possuem uma vasta aplicação na indústria e em produtos de consumo. Foi seguido um protocolo padronizado para a dispersão dos nanomateriais e qualidade da dispersão no meio de cultura foi avaliada através da técnica de dynamic light scattering. Foram utilizadas diferentes concentrações (0, 1, 3, 10, 30, 75 e 100 µg/ cm2 ) de cada nanomaterial, para expor a cultura de células A549 (células de carcinoma de pulmão humano) para avaliação da citotoxicidade através dos ensaios do MTT e clonogénico e dos ensaios do cometa e dos micronúcleos para o estudo da genotoxicidade. Os resultados mostraram uma diminuição na proliferação de células após exposição aos nanomateriais de dióxido de cério, durante 8 dias, nas concentrações mais elevadas e um aumento ligeiro nas quebras do DNA. No que diz respeito ao TiO2 verificou-se um aumento estatisticamente significativo no nível de quebras de DNA para ambos os NMs, no entanto o ensaio dos micronúcleos não apresentou nenhum aumento na frequência de quebras cromossómicas. O BaSO4 foi o nanomaterial que apresentou menor toxicidade tanto nos ensaios de citotoxicicdade como genotoxicidade. Apesar dos presentes resultados contribuírem para a avaliação do perigo dos NMs testados, os verdadeiros efeitos da sua exposição para a saúde humana ainda não são claros e é difícil apresentar uma conclusão inequívoca, dada a inconsistência dos resultados apresentados na literatura. Assim, a aplicação de alguns nanomateriais em produtos de consumo deve ser avaliada cuidadosamente até que estejam estabelecidas conclusões relativamente à sua segurança.

Dissertação de mestrado em Biotecnologia, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, 2016

Supervisor - Doutora Maria João Silva, Departamento de Genética Humana do Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge, IP; Co-supervisor - Doutora Maria Henriqueta Louro, Departamento de Genética Humana do Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge, IP

Document Type Master thesis
Language English
Advisor(s) Silva, Maria João; Louro, Maria Henriqueta
Contributor(s) Saruga, Andreia
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