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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38999
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Title: Síntese e caracterização de nanofolhas de óxido de grafeno conjugadas a nanopartículas de óxido de zinco e avaliação in vitro do seu efeito em linhagens de glioblastoma
Authors: Jovito, Bárbara Lopes
Orientador(es):: Báo, Sônia Nair
Assunto:: Glioblastoma multiforme
Glioma
Câncer
Sistema nervoso central
Nanopartículas
Óxido de grafeno
Óxido de zinco
Issue Date: 6-Jul-2020
Citation: JOVITO, Bárbara Lopes. Síntese e caracterização de nanofolhas de óxido de grafeno conjugadas a nanopartículas de óxido de zinco e avaliação in vitro do seu efeito em linhagens de glioblastoma. 2020. 32 f., il. Dissertação (Mestrado em Biologia Animal)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Abstract: Glioblastoma é considerado um astrocitoma de grau IV e é o tipo mais agressivo e frequente dentre os gliomas. O tratamento da doença inclui cirurgia, radioterapia e quimioterapia, porém, confere um prognóstico ruim da doença. O rápido desenvolvimento de mecanismos de resistência, a ocorrência de muitos efeitos adversos e a presença da barreira hematoencefálica (BHE), são fatores que prejudicam o alcance de um bom resultado quimioterápico. Uma alternativa para contornar tais problemas e melhorar o direcionamento de moléculas para o tecido tumoral é o uso de nanocarreadores. Dentre os diversos tipos de nanocarreadores disponíveis, o grafeno tem ganhado atenção devido, principalmente, a sua capacidade de se ligar à moléculas por ligações covalentes ou eletrostáticas, alta eficiência de carreamento de fármacos, possível mecanismo de entrega de fármacos pH-responsivo e efeitos fototérmicos. As nanopartículas de óxido de zinco (np-ZnO) se destacam por apresentarem atividade anticancerígena e seletividade por diferentes linhagens tumorais, incluindo glioma. O presente trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar nanopartículas de óxido de grafeno conjugadas com nanopartículas de óxido de zinco e avaliar o efeito sinérgico (quimioterápico e fototérmico) da formulação em linhagens U87MG e U138MG de glioblastoma humano e em linhagem não tumoral HNTMC. A síntese partiu de uma primeira etapa de carboxilação do grafeno (OG-COOH), seguida da síntese in situ das np-ZnO da plataforma (OG-ZnO) e posterioramente da incorporação do polímero pluronic PF127 em ambas as formulações (OG- COOH-P e OG-ZnO-P). A síntese do nanocompósito foi confirmada por espectroscopia do infravermelho (IV), onde foi possível observar um deslocamento de +31 cm-1 no estiramento Zn- O de ZnO (441,7 cm-1 ) para OG-ZnO (472 cm-1 ) e também por imagens obtidas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e varredura (MEV), onde foi possível observar a presença de np-ZnO ancoradas à nanofolhas de grafeno. A adição do pluronic melhorou a estabilidade das formulações em água deionizada e meio de cultivo e também sob condições de cultivo celular. Os ensaios de viabilidade mostraram que os tratamentos com OG-ZnO-P e np-ZnO apresentaram seletividade para as linhagens tumorais. O tratamento com OG-ZnO-P foi capaz de reduzir, ao máximo, em 50% a viabilidade de HNTMC na concentração de 300 μg.mL-1 em 72 h, ao passo que na linhagem U87MG essa redução foi de 87% e na linhagem U138MG de 65%, sendo que a linhagem U87MG conseguiu a mesma redução de 50% com 100 μg.mL-1 no mesmo tempo. O tratamento com np-ZnO na concentração de 65,75 μg.mL-1 reduziu a viabilidade em 90% da linhagem U87MG e em 47% da linhagem U138MG em 48 h e 72 h de tratamento, enquanto a redução da viabilidade de HNTMC só foi estatisticamente significativa apenas em maiores concentrações. As linhagens U87MG e HNTMC se mostraram mais sensíveis ao tratamento com OG-COOH-P, tendo uma redução estatísticamente significativa da viabilidade a partir de 24 h, ao passo que a linhagem U138MG só obteve tal redução com 72 h de tratamento. Nenhum aumento da citotoxicidade foi observado após fototermia. Os tratamentos foram capazes de causar alterações morfológicas na seguinte ordem OG-COOH-P < OG-ZnO-P < np- ZnO em todas as linhagens. Imagens obtidas por MEV revelaram que o tratamento com OG- ZnO-P foi capaz de induzir alterações nos prolongamentos de adesão e rugosidade da membrana celular das linhagens tumorais. Imagens obtidas por MET após 3 h de tratamento com OG-ZnO-P na linhagem U87MG mostraram sua internalização por meio de vesículas. Por citometria de fluxo, verificou-se que as formulações OG-ZnO-P e np-ZnO induziram expressivamente morte celular por apoptose tardia.
Abstract: Glioblastoma is considered a grade IV astrocytoma and is the most aggressive and frequent type of glioma. The treatment includes surgery, radiotherapy and chemotherapy, but results in a poor prognosis. The rapid development of resistance mechanisms, the occurrence of several adverse side effects and the presence of the blood-brain barrier (BBB), are factors that interfere in a good result of chemotherapy. An alternative to overpress these problems and improve the targeting of molecules to the tumor tissue is the use of nanocarriers. Among the different types of nanocarriers, graphene oxide has acquired attention, mainly due to its capacity to connect molecules by covalent or electrostatic bonds, high drug delivery efficiency, possible pH- responsive drug delivery mechanism and photothermal effects. Zinc oxide nanoparticles (np- ZnO) has demonstrated anti-cancer activity and selectivity for different tumor cell lines, including glioma. The present work aimed to synthesize and characterize graphene oxide nanosheets conjugated to zinc oxide nanoparticles and to evaluate its synergistic effect (chemotherapeutic and photothermal) against human glioblastoma cell lines U87MG and U138MG and non-tumor cell line HNTMC. The synthesis started from a graphene carboxylation first step (OG-COOH), followed by the in situ synthesis of np-ZnO on the platform (OG-ZnO) and then on the incorporation of the pluronic polymer PF127 in both formulations (OG-COOH- P and OG-ZnO-P). The synthesis of the nanocomposite was confirmed by infrared spectroscopy (IR), in wich was possible to see a displacement of +31 cm-1 in Zn-O stretch from ZnO (441,7 cm-1 ) to OG-ZnO (472 cm-1 ) and also by transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) images, wich it was possible to see the presence of np-ZnO anchored in graphene nanosheets. The incorporation of pluronic improved the stability of the formulations in deionized water and culture medium and also under cell culture conditions. The viability assays shown that OG-ZnO-P and np-ZnO demonstrated selectivity for tumors cell lines. OG-ZnO-P treatment was able to reduce, to the maximum, 50% of the viability of HNTMC in the concentration of 300 μg.mL-1 in 72h, whereas in the U87MG cell line this reduction was 87% and 65% in U138MG cell line, furthermore the U87MG cell line achieved the same 50% reduction with 100 μg.mL-1 at the same time. np-ZnO treatment at a concentration of 65.75 μg.mL-1 reduces viability in 90% on U87MG cell line and in 47% on U138MG cell line in 48 h and 72 h of treatment, while the reduction of viability of HNTMC was statistically significant only in the highest concentrations used. U87MG and HNTMC cell lines were more sensitive to OG-COOH-P treatment showing a statistically significant reduction in cell viability after 24 h, while the U138MG cell line only shown a reduction with 72 h of treatment. No increase in cytotoxicity was observed after photothermia. The formulations were able to cause morphological changes in the following order OG-COOH-P <OG-ZnO-P <np-ZnO in all cell lines. SEM images revealed that treatment with OG-ZnO-P was able to induce changes in the adherence and robustness of cell membrane in tumor cell lines. Transmission electron microscopy images obtained after 3 h of treatment with OG ZnO-P in U87MG cell line showed its internalization through vesicles. The formulations OG-ZnO-P and np- ZnO induced apoptosis cell death in tumor cell lines, verified by flow citometry.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2020.
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Appears in Collections:IB - Mestrado em Biologia Animal (Dissertações)

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