Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/34523
Type: Dissertação
Title: Efeitos da administração pulmonar de nanotubos de carbono em camundongos
Authors: Braulio Henrique Freire Lima
First Advisor: Mauro Martins Teixeira
First Co-advisor: Remo de Castro Russo
First Referee: Rodrigo Ribeiro Resende
Second Referee: Ary Corrêa Júnior
Abstract: Nanotubos de carbono (NTC) são alótropos do 288 carbono que pertencem à família dos fulerenos. Desde sua descoberta nos anos 70, muitas aplicações para o seu uso surgiram em vários campos da ciência, incluindo a biologia/medicina foram propostas fazendo com que sua produção aumentasse notavelmente. Devido à sua semelhança à fibra do asbesto, muitas questões sobre sua segurança foram levantadas, porém, pouca informação sobre sua toxicidade está disponível. Por isto, o objetivo deste trabalho é estudar o possível efeito tóxico que os NTCs podem ter no pulmão e investigar se experimentos in vitro podem prever a toxicidade in vivo. Para os experimentos in vitro, linhagens de células que estão presentes nos pulmões foram estimuladas com NTCs de parede única (SWNT) com pureza 70%C e NTCs com paredes múltiplas (MWNT) com pureza 95%C em três concentrações diferentes (1, 10 e 100 μg/mL) ou com controles (negativo, LPS ou MSU) durante 24 h. Nossos resultados mostraram que os NTCs induziram a produção de ROS e RNS em células RAW 264.7 medidos pela reação de Griess e redução DCFDA e DAF. O método do ELISA mostrou também que estes nanomateriais foram capazes de induzir a produção de IL-1β, mas não TNFα, por células THP-1, bem como IL-8 por células A549. Para os experimentos in vivo, camundongos C57BL/6 foram instilados por via intranasal com 50 μg/animal de cada composto para avaliar a lesão pulmonar. Estes experimentos indicaram que após apenas uma única instilação, os NTCs podem persistir no pulmão por até 30 dias. Contagens do BAL mostraram que eles foram capazes de induzir inflamação das vias aéreas no primeiro dia após a instilação, que foi composta por uma mistura de neutrófilos e células mononucleares, e que este influxo celular pára no quinto dia pós instilação. Ao mesmo tempo, o SWNT foi capaz induzir a acumulação de neutrófilos no parênquima pulmonar ao longo do tempo enquanto que o MWNT não o faz. Ensaios de ELISA também revelaram que o SWNT pôde induzir, de forma aguda, a produção de citocinas no parênquima pulmonar incluindo TNFa, IL-1β, IL-6 e TGF-β1 e CCL2 e também a deposição de colágeno, medido pelo ensaio de OH-prolina. A solubilização dos NTCs com SFB melhorou a aparência macroscópica e a estabilidade das soluções e também induziu inflamação seguida por fibrose com uma quantidade elevada de produção de citocinas para ambos os compostos. Estes resultados indicam que os NTCs são capazes de interagir com as células nos pulmões de murinos, causar inflamação e, em seguida, fibrose. Nossos resultados mostraram também que utilizar apenas experimentos in vitro para predizer a toxicidade dos nanotubos de carbono não é uma maneira eficaz. Ao todo, os resultados indicam que os NTCs são um risco biológico em potencial, especialmente para aqueles que estão diretamente expostos a eles.
Abstract: Carbon nanotubes (CNT) are carbon allotropes that belong to the fullerene family. Since their discovery in the 90s, applications for their usage in various fields including biology/medicine were proposed and their production notably increased. Due to their asbestos-like aspect, many questions about their safety have been raised but little information about their toxicity is available. So, the aim of this work is to study the possible toxic effects of carbon nanotubes in the lungs and to assess whether in vitro experiments can predict in vivo toxicity. For in vitro experiments, cell lineages that are present in the lungs were stimulated with single walled CNT (SWNT) 70% purity and multi walled CNT (MWNT) 95% purity in three different concentrations (1, 10 and 100 μg/mL) or with controls (negative, LPS or MSU) for 24hs. Our results showed that CNs induced production of ROS and RNS in RAW 264.7 cells measured by Griess reaction and DCFDA and DAF reduction. ELISA assay also showed that these nanomaterials could induce IL-1β but not TNFα release by THP-1 cells as well as IL-8 by A549 cells. For in vivo experiments, C57BL/6 mice were instilled intranasally with 50 μg of each compound to assess lung injury. These experiments also indicated that after only one instillation CNTs could persist in the lung for long periods, up to 30 days. BAL counts revealed that they could induce airway inflammation by the first day after instillation that was composed by a mixture of neutrophils and mononuclear cells and that this cell influx is stopped by the fifth day post instillation. At the same time, the SWNT induce neutrophil accumulation in the parenchyma meanwhile MWNT does not. ELISA assay revealed that SWNT could induce acute cytokine production in the lung parenchyma including TNFα, IL-1β, IL-6 and TGF- β1 and CCL2 and also collagen deposition, as measured by OH-proline assay. Solubilization of the CNTs with FBS improved macroscopic appearance and stability of the solutions and induced inflammation followed by fibrosis with high amount of cytokine production for both compounds. However, data is not reliable because FBS itself is able to induce persistent inflammation and cytokine production in the lungs. These results indicate that CNTs are able to interact with cells in the lungs of mice and cause inflammation and then fibrosis. Moreover, in vitro experiments do not seem to be reliable to predict lung toxicity and current effort is to standardize these in vitro experiments. Altogether, theses results indicate that CNTs are a potential inhaled biohazard for those who are directly exposed to them.
Subject: Fibrose pulmonar
Pneumonia
Nanotubos de Carbono
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/34523
Issue Date: 14-Feb-2012
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