Efeitos de nanotubos de carbono baseados em mecanismos mitocondriais e correlações in sílico estrutura-atividade

• Autor(a) principal: Durruthy, Michael González
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Texto Completo: http://repositorio.furg.br/handle/1/8238
• topic: Biologia; Fisiologia; Nanotubos de carbono; Nanotoxicidade mitocondrial; Docagem molecular; Nano-QSAR; Biology; Physiology; Carbon nanotubes; Mitochondrial nanotoxicity; Molecular docking

Nanotubos de carbono (CNT, do inglês carbon nanotubes) constituem um grupo de nanomateriais de carbono com grande versatilidade devido às suas propriedades físicoquímicas singulares (flexibilidade, condutividade, reatividade superficial) e biológicas (seletividade farmacológica e toxicidade mitocondrial). Diferentes tipos de CNT manufaturados (CNT-prístinos, CNT-oxidados) chamam a atenção da comunidade científica sobre suas potenciais aplicações biomédicas orientadas especificamente para o desenvolvimento das chamadas "terapias inteligentes" baseadas em Medicina de Precisão (ex.: Medicina Mitocondrial). Paralelamente, com as perspectivas de aplicação biomédica, se apresentam potenciais riscos toxicológicos para a saúde humana e meio ambiente que precisam ser avaliados cuidadosamente no intuito de compreender melhor as relações benefício/risco dos CNT. Neste contexto, surge a necessidade de contar com metodologias de avaliação fármaco-toxicológicas precisas e rápidas e em consonância com as normas éticas no sentido de reduzir significativamente o uso de animais na experimentação. Neste cenário, a presente tese integra, de forma inédita, abordagens in sílico/in vitro para avaliar, correlacionar e predizer interações fármaco-toxicológicas de CNT (CNT-prístinos, CNToxidados) com mecanismos mitocondriais através de: (1) avaliação experimental de parâmetros bioquímicos chaves da função mitocondrial; (2) caracterização de interações utilizando ferramentas teóricas de docagem molecular; (3) implementação de ferramentas preditivas Nano-QSAR (do inglês, Nanoparticles-Quantitative-Structure-Relationships) para identificar atributos físico-químicos (nanodescritores) de CNT, responsáveis pela modulação de mecanismos mitocondriais (disfunção mitocondrial) envolvidos em diversas doenças crônicas de alta prevalência e mortalidade como: câncer, Alzheimer, Parkinson, epilepsia, diabetes e outras. As evidências in vitro mostraram que CNT oxidados (CNTOH, CNT-COOH) apresentam maior capacidade que os CNT-prístinos para prevenir a disfunção mitocondrial em condições fisiopatológicas experimentalmente induzidas, e que respostas mitotóxicas e/ou mitoprotetoras podem ser eficientemente preditas e correlacionadas in sílico através de modelos Nano-QSAR em função de seus atributos estruturais mais relevantes como: diâmetro e tipo de funcionalização. consistentemente, os resultados de docagem molecular salientam a relação estreita destes atributos com a nanotoxicidade sobre transportadores mitocondriais (para ADP e ATP) responsáveis pela integridade da estrutura bioenergética celular.