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Síntese e caracterização de nanopartículas de prata: uma abordagem da toxicidade e do perfil metabólico em células da pele
Mestrado em Ciência e engenharia de materiaisAs nanopartículas de prata (AgNPs) apresentam uma vasta gama de aplicações
devido às suas inerentes propriedades físico-químicas e atividade biológica.
Para além disso, a síntese verde de nanopartículas está a ser estudada como
uma alternativa fiável e promissora para minimizar a utilização de substâncias
prejudiciais utilizadas na síntese convencional. No presente trabalho, as AgNPs
foram sintetizadas usando extratos de casca de Eucalyptus globulus e
comparados com as sintetizadas por "Pulsed Laser Abalation in Liquids" (PLAL).
Ambos os conjuntos de nanopartículas foram caracterizados por espectroscopia
de UV-Visível, dispersão dinâmica de luz (DLS) e microscopia eletrónica de
varrimento (SEM). A concentração de prata nas soluções aquosas de NPs foi
avaliada por análise de Espectrometria de Emissão Ótica por Plasma Acoplado
Indutivamente (ICP-OES). A toxicidade das partículas na linha celular de
queratinócitos humanos, HaCaT, foi avaliada pelo ensaio convencional de MTT,
para avaliação da viabilidade celular, e o ciclo celular foi analisado por citometria
de fluxo. Finalmente, o perfil metabólico das células foi avaliado por
espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (NMR) e análise
multivariada (metabolómica).
Os resultados da caracterização mostraram que as AgNPs foram de facto
formadas e apresentaram uma ampla distribuição de diâmetros de
aproximadamente 30 a 70 nm no caso das nanopartículas produzida por síntese
verde (GS) e de 10 nm com distribuição estreita para as sintetizadas via PLAL.
As partículas dispersas em meio de cultura celular apresentaram ligeira
aglomeração, enquanto o armazenamento à temperatura ambiente não induziu
nenhum efeito no tamanho final. Contudo, o “envelhecimento” resultou na
formação de uma pequena quantidade de nanoestruturas com formato de
agulha. O MTT indicou um IC50 para as células HaCaT de aproximadamente 15
g/mL no caso das AgNPs preparadas por síntese verde e de 24 g/mL no caso
das NPs sintetizadas via PLAL. As partículas de GS também induziram redução
da proliferação na dose mais baixa e extensa morte celular na dose mais
elevada, com a análise do ciclo celular mostrando paragem na fase G2. Os
revestimentos quer das nanopartículas de GS, quer de PLAL não induziram
toxicidade nas concentrações testadas, e a interferência de AgNPs com o ensaio
de MTT foi considerada insignificante. A análise metabolómica revelou que as
AgNPs em concentrações sub-tóxicas causaram alterações a nível do
metabolismo energético, proteção antioxidante e membranas celulares.Silver nanoparticles (AgNPs) present a wide range of applications due to their
inherent physiochemical properties and biological activities. Moreover, green
synthesis of metal nanoparticles is being studied as a reliable and promising
alternative to minimize the use of harmful substances usually used in
conventional synthesis. Here, AgNPs were synthesized using Eucalyptus
globulus bark extract (GS) and compared against those synthesized externally
via Pulsed Laser Abalation in Liquids (PLAL) technique. Both sets of particles
were then characterized using UV-Visible spectroscopy, dynamic light scattering
(DLS), and scanning transmission electron microscopy (SEM). The silver
concentration of the aqueous solutions of NPs was also assessed by ICP-OES
analysis. The toxicity of the particles on the human keratinocyte cell line, HaCaT,
was evaluated using MTT, a conventional viability assay and cell cycle analysis
was performed using flow cytometry. Finally, cellular metabolomics profiling was
evaluated using NMR spectroscopy and multivariate analysis.
Characterization results showed that AgNPs were indeed formed; presenting
diameters of approximately 30 to 70 nm, and a wide size distribution for the GS
route and 10 nm with a narrow distribution for the PLAL synthesis. Dispersion of
particles in cell culture media promoted a slight agglomeration, while aging of
particles at room temperature did not have an effect on their final size.
Nevertheless, this aging time resulted in the formation of a small amount of
needle-like nanostructures. MTT results indicated an IC50 value of approximately
15 ug/mL of silver for the GS route and approximately 24 ug/mL for the PLAL
AgNPs. The GS particles also induced slower proliferation at the low
concentration and extensive cell death at the high concentration, with cell cycle
analysis showing arrest at the G2 phase. Neither the coating from the GS, nor
the PLAL particles induced any toxicity at the concentrations tested, and the
interference of AgNPs with the MTT assay was found to be negligible.
Metabolomics using 1H NMR revealed that sub-toxic concentrations also caused
significant alterations in energy metabolism, membrane modifications, and
antioxidant protection in a dose and particle dependent manner. More
specifically, GSH levels saw an increase, whereas amino acids, creatine
compounds, and choline compounds all saw decreases. The GS AgNPs induced
a stronger response in HaCaT cells than that of the PLAL