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Type: Dissertação
Title: Influência da biocorona proteica formada em soro fetal bovino nas propriedades físico-químicas e nos efeitos citogenotóxicos de nanopartículas de óxido de zinco in vitro
Author: Duarte, Milena
First Advisor: Pereira, Michele Munk
Referee Member: Maranduba, Carlos Magno da Costa
Referee Member: Batista, Ariane de Jesus Sousa
Resumo: As nanopartículas de óxido de zinco (NPs de ZnO) são aplicadas nos setores cosmético, farmacêutico, alimentício, têxtil, eletrônico e agrícola devido às suas propriedades físico-químicas. Entretanto, podem interagir com sistemas biológicos e induzir efeitos citotóxicos e genotóxicos. Em fluidos biológicos, proteínas adsorvemse à superfície das NPs e formam uma biocorona capaz de modificar sua identidade biológica. Este estudo avaliou a formação da biocorona após a incubação de NPs de ZnO com soro fetal bovino (SFB) e sua influência sobre a citotoxicidade e a genotoxicidade in vitro em células de ovário de hamster chinês (CHO). As NPs foram avaliadas nas concentrações de 0, 1, 10 e 100 µg/mL, com ou sem incubação prévia com SFB. As dispersões foram caracterizadas por espalhamento de luz dinâmico, espectroscopias FTIR e Raman e SDS-PAGE. A atividade metabólica celular foi avaliada pelos ensaios de MTT e Alamar Blue, associados à análise morfológica por microscopia de luz invertida. O dano ao DNA foi investigado pelo ensaio cometa. Os dados foram analisados pelo teste de Kruskal-Wallis, seguido do teste de Dunn para comparações múltiplas, adotando-se nível de significância de 5%. Na concentração de 100 µg/mL, a incubação com SFB reduziu o diâmetro hidrodinâmico médio das NPs de 1.247 ± 250 para 123 ± 3 nm, enquanto o potencial Zeta variou entre −10,0 ± 5,1 e −13,4 ± 0,9 mV. A SDS-PAGE demonstrou a associação de proteínas às NPs, com predominância de bandas entre 25 e 35 kDa. Os espectros de FTIR apresentaram bandas entre 456 e 683 cm⁻¹, compatíveis com vibrações da ligação Zn–O, enquanto os sinais Raman entre 1.075 e 2.337 cm⁻¹ foram associados a componentes orgânicos presentes nas amostras incubadas com SFB. Nos ensaios de MTT, após 24 h, houve redução da atividade metabólica nas concentrações de 10 e 100 µg/mL, tanto na ausência quanto na presença de incubação prévia com SFB, em comparação com o controle (p < 0,05). Em 1 µg/mL, as NPs incubadas com SFB apresentaram maior atividade metabólica do que as NPs sem incubação com SFB (p < 0,05) e não diferiram do controle (p > 0,05). Após 48 h, apenas a concentração de 100 µg/mL reduziu a atividade metabólica, independentemente da incubação com SFB (p < 0,05). No ensaio de Alamar Blue, após 24 h, as NPs sem SFB reduziram a atividade metabólica em 10 e 100 µg/mL, enquanto as NPs incubadas com SFB produziram redução apenas em 100 µg/mL (p < 0,05). Em 10 µg/mL, as NPs incubadas com SFB apresentaram maior atividade metabólica do que as NPs sem SFB (p < 0,05) e não diferiram do controle (p > 0,05). Após 48 h, apenas a concentração de 100 µg/mL reduziu a atividade metabólica, independentemente da incubação com SFB (p < 0,05). No ensaio cometa, o percentual de DNA na cauda não diferiu entre os grupos (p > 0,05). Entretanto, o Olive Tail Moment aumentou nas células expostas a 1 e 100 µg/mL de NPs incubadas com SFB, tanto em relação ao controle quanto às respectivas concentrações sem SFB (p < 0,05). Os resultados demonstram que a adsorção de proteínas do SFB modificou as propriedades físico-químicas e os efeitos biológicos das NPs de ZnO. Portanto, a presença da biocorona proteica deve ser considerada na caracterização das dispersões de nanomateriais e na interpretação dos ensaios de nanotoxicologia in vitro.
Abstract: Zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) are used in the cosmetic, pharmaceutical, food, textile, electronics, and agricultural sectors because of their physicochemical properties. However, they may interact with biological systems and induce cytotoxic and genotoxic effects. In biological fluids, proteins adsorb onto the NP surface and form a protein corona that can modify their biological identity. This study evaluated protein corona formation following the incubation of ZnO NPs with fetal bovine serum (FBS) and its influence on in vitro cytotoxicity and genotoxicity in Chinese hamster ovary (CHO) cells. The NPs were evaluated at concentrations of 0, 1, 10, and 100 µg/mL, with or without prior incubation with FBS. The dispersions were characterized by dynamic light scattering, Fourier-transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, and sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDSPAGE). Cellular metabolic activity was assessed using the MTT and Alamar Blue assays, together with morphological analysis by inverted light microscopy. DNA damage was investigated using the comet assay. Data were analyzed using the Kruskal-Wallis test followed by Dunn’s multiple-comparison test, with a significance level of 5%. At 100 µg/mL, incubation with FBS reduced the mean hydrodynamic diameter of the NPs from 1,247 ± 250 to 123 ± 3 nm, while the Zeta potential ranged from −10.0 ± 5.1 to −13.4 ± 0.9 mV. SDS-PAGE demonstrated protein association with the NPs, with predominant bands between 25 and 35 kDa. The FTIR spectra showed bands between 456 and 683 cm⁻¹, consistent with Zn–O bond vibrations, whereas Raman signals between 1,075 and 2,337 cm⁻¹ were associated with organic components in the samples incubated with FBS. In the MTT assay, after 24 h, metabolic activity was reduced at 10 and 100 µg/mL, both with and without prior incubation with FBS, compared with the control (p < 0.05). At 1 µg/mL, NPs incubated with FBS resulted in higher metabolic activity than NPs without prior incubation with FBS (p < 0.05) and did not differ from the control (p > 0.05). After 48 h, only the concentration of 100 µg/mL reduced metabolic activity, regardless of prior incubation with FBS (p < 0.05). In the Alamar Blue assay, after 24 h, NPs without FBS reduced metabolic activity at 10 and 100 µg/mL, whereas NPs incubated with FBS reduced metabolic activity only at 100 µg/mL (p < 0.05). At 10 µg/mL, NPs incubated with FBS resulted in higher metabolic activity than NPs without FBS (p < 0.05) and did not differ from the control (p > 0.05). After 48 h, only the concentration of 100 µg/mL reduced metabolic activity, regardless of prior incubation with FBS (p < 0.05). In the comet assay, the percentage of DNA in the tail did not differ among the groups (p > 0.05). However, the Olive tail moment increased in cells exposed to 1 and 100 µg/mL of NPs incubated with FBS compared with both the control and the corresponding concentrations without FBS (p < 0.05). The results demonstrate that the adsorption of FBS proteins modified the physicochemical properties and biological effects of ZnO NPs. Therefore, protein corona formation should be considered when characterizing nanomaterial dispersions and interpreting in vitro nanotoxicology assays.
Keywords: Nanosegurança
Toxicidade in vitro
Células CHO-K1
Nanosafety
In vitro toxicity
CHO cells
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21594
Issue Date: 20-Aug-2026
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Biológicas - Imunologia e Doenças Infecto - Parasitárias/Genética e Biotecnologia (Dissertações)



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