Propriedades antimicrobiana e antitumoral in vitro de nanofibras de titânio contendo nanopartículas de prata produzidas por fiação por sopro em solução
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/35151 |
Resumo: | A nanotecnologia é um campo multidisciplinar, responsável por inovações no que se refere à prevenção e combate de diversas doenças, incluindo o diagnóstico e terapia de combate ao câncer. O objetivo geral do estudo foi produzir nanofibras de dióxido de titânio dopadas com nanopartículas de prata (Ag/ TiO₂), utilizando a técnica de fiação por sopro em solução (SBS), verificar as propriedades microestruturais e físicas das nanofibras produzidas, além de investigar in vitro a sua atividade antimicrobiana e antitumoral. As nanofibras de Ag/TiO₂ foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), adsorção/dessorção de N₂, difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), ângulo de contato e espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente (ICP-AES). Além disso, foi avaliada in vitro a atividade antimicrobiana das nanofibras, através da técnica de difusão em disco, frente a Staphylococcus aureus (ATCC25923), Enterococcus faecalis (ATCC 14506) e Escherichia coli (ATCC 25922). A atividade citotóxica em linhagens de carcinoma escamoso oral de murino (AT-84) e de macrófagos (ATCC RAW 264.7) foi verificado, através da avaliação da morfologia celular (microscopia de contraste de fase), após 72 e 120h (linhagem tumoral) e 24h (macrófagos), em contato com 5 e 50mg.ml-1 das nanofibras. A capacidade de migração da linhagem tumoral foi observada, através do teste de ferida, após contato por 48h, com 5 e 50mg.ml⁻¹ das nanofibras. Por fim, a expressão gênica de mTrp53, mMyc, mCasp8, mCasp9, mBax, mBcl2 e mGapdh, através da reação em cadeia da polimerase em tempo real, foi investigada. As nanofibras de TiO₂ com nanopartículas de prata (diâmetro médio de 15nm) foram produzidas com sucesso e apresentaram estrutura cristalina compatível com a fase do rutilo, além de característica mesoporosa e super-hidrofílica. A liberação de íons Ag⁺ nas concentrações de 5 mg.mL⁻¹ e 50 mg.mL⁻¹ de nanofibras de Ag/TiO₂ foi próxima a 0,08 μg.mL⁻¹ e 0,18 μg.mL⁻¹, respectivamente. Além disso, as nanofibras produzidas apresentaram atividade antimicrobiana contra os microrganismos Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis e Escherichia coli. A citotoxicidade em macrófagos e em células tumorais foi dependente da dose das nanofibras utilizada. A concentração de 5 mg.mL⁻¹ gerou supressão parcial da proliferação e da migração de células tumorais, enquanto a concentração de 50 mg.mL⁻¹ resultou em inibição completa da proliferação e migração de células AT-84. Foi observado um aumento na expressão dos genes mbax, mMyc e mTrp53 para as células AT-84 e para os macrófagos após a exposição a nanofibras de Ag/ TiO₂, bem como redução na expressão do gene mBcl2 para ambas as linhagens celulares testadas, indicando que as nanofibras de Ag/ TiO₂ inibem o mecanismo celular por apoptose. A atividade antimicrobiana e antitumoral de nanofibras produzidas foram provavelmente resultado da combinação de sua dimensão nanométrica, alta reatividade superficial, interação atômica entre dióxido de titânio e a prata, com transferência de elétrons na interface metal-semicondutor e produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), além da atividade biológica dos íons de prata liberados. Os resultados obtidos sugerem o potencial de uso das nanofibras produzidas na terapia local antimicrobiana e antitumoral. |
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BATISTA, Roberta Ferreti Bonan Dantashttp://lattes.cnpq.br/4008618737943424http://lattes.cnpq.br/6032731044884103http://lattes.cnpq.br/1169292996645931PEREZ, Danyel Elias da CruzMENEZES, Romualdo Rodrigues2019-11-05T19:53:49Z2019-11-05T19:53:49Z2019-08-21BATISTA, Roberta Ferreti Bonan Dantas. Propriedades antimicrobiana e antitumoral in vitro de nanofibras de titânio contendo nanopartículas de prata produzidas por fiação por sopro em solução . 2019.Tese (Doutorado em Odontologia) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/35151A nanotecnologia é um campo multidisciplinar, responsável por inovações no que se refere à prevenção e combate de diversas doenças, incluindo o diagnóstico e terapia de combate ao câncer. O objetivo geral do estudo foi produzir nanofibras de dióxido de titânio dopadas com nanopartículas de prata (Ag/ TiO₂), utilizando a técnica de fiação por sopro em solução (SBS), verificar as propriedades microestruturais e físicas das nanofibras produzidas, além de investigar in vitro a sua atividade antimicrobiana e antitumoral. As nanofibras de Ag/TiO₂ foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), adsorção/dessorção de N₂, difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), ângulo de contato e espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente (ICP-AES). Além disso, foi avaliada in vitro a atividade antimicrobiana das nanofibras, através da técnica de difusão em disco, frente a Staphylococcus aureus (ATCC25923), Enterococcus faecalis (ATCC 14506) e Escherichia coli (ATCC 25922). A atividade citotóxica em linhagens de carcinoma escamoso oral de murino (AT-84) e de macrófagos (ATCC RAW 264.7) foi verificado, através da avaliação da morfologia celular (microscopia de contraste de fase), após 72 e 120h (linhagem tumoral) e 24h (macrófagos), em contato com 5 e 50mg.ml-1 das nanofibras. A capacidade de migração da linhagem tumoral foi observada, através do teste de ferida, após contato por 48h, com 5 e 50mg.ml⁻¹ das nanofibras. Por fim, a expressão gênica de mTrp53, mMyc, mCasp8, mCasp9, mBax, mBcl2 e mGapdh, através da reação em cadeia da polimerase em tempo real, foi investigada. As nanofibras de TiO₂ com nanopartículas de prata (diâmetro médio de 15nm) foram produzidas com sucesso e apresentaram estrutura cristalina compatível com a fase do rutilo, além de característica mesoporosa e super-hidrofílica. A liberação de íons Ag⁺ nas concentrações de 5 mg.mL⁻¹ e 50 mg.mL⁻¹ de nanofibras de Ag/TiO₂ foi próxima a 0,08 μg.mL⁻¹ e 0,18 μg.mL⁻¹, respectivamente. Além disso, as nanofibras produzidas apresentaram atividade antimicrobiana contra os microrganismos Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis e Escherichia coli. A citotoxicidade em macrófagos e em células tumorais foi dependente da dose das nanofibras utilizada. A concentração de 5 mg.mL⁻¹ gerou supressão parcial da proliferação e da migração de células tumorais, enquanto a concentração de 50 mg.mL⁻¹ resultou em inibição completa da proliferação e migração de células AT-84. Foi observado um aumento na expressão dos genes mbax, mMyc e mTrp53 para as células AT-84 e para os macrófagos após a exposição a nanofibras de Ag/ TiO₂, bem como redução na expressão do gene mBcl2 para ambas as linhagens celulares testadas, indicando que as nanofibras de Ag/ TiO₂ inibem o mecanismo celular por apoptose. A atividade antimicrobiana e antitumoral de nanofibras produzidas foram provavelmente resultado da combinação de sua dimensão nanométrica, alta reatividade superficial, interação atômica entre dióxido de titânio e a prata, com transferência de elétrons na interface metal-semicondutor e produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), além da atividade biológica dos íons de prata liberados. Os resultados obtidos sugerem o potencial de uso das nanofibras produzidas na terapia local antimicrobiana e antitumoral.Nanotechnology is a multidisciplinary field of knowledge that brings new possibilities for the prevention and treatment of diseases, including cancer diagnosis and therapy. The general objective of the study was to produce Ag/ TiO₂ nanofibers using the Solution Blow Spinning technique, to verify the microstructural and physical properties and to investigate in vitro its antimicrobial and anticancer activity for future biomedical applications. Nanosilver immobilized on TiO₂ nanometric fibers (Ag/TiO₂) was produced by solution blow spinning technique and characterized using scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscopy (TEM), N₂ adsorption/desorption, X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), water contact angle and Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) analyses. In addition, the in vitro antimicrobial activity of nanofibers was evaluated by disk diffusion technique, against Staphylococcus aureus (ATCC25923), Enterococcus faecalis (ATCC 14506) and Escherichia coli (ATCC 25922). The cytotoxic potential in oral squamous carcinoma (AT-84) and macrophage (ATCC RAW 264.7) cells was verified, by evaluating cell morphology (phase contrast inverted microscope), after 72 and 120h (tumor cells) and 24h (macrophages), in contact with 5 and 50 mg.ml⁻¹ of the nanofibers. The migration potential of tumor cells was observed, through scratch assay, after 48h, in contact with 5 and 50 mg.ml⁻¹ nanofibers. Finally, gene expression of mTrp53, mMyc, mCasp8, mCasp9, mBax, mBcl2 and mGapdh, by real time polymerase chain reaction, was investigated. TiO₂ nanofibers with silver nanoparticles (average diameter of 15nm) uniformly distributed on their surface were successfully produced. Ag/TiO₂ nanofibers revealed a crystalline structure compatible with the rutile crystalline phase, as well as a mesoporous and superhydrophilic nature. XPS profiles showed Ti⁴⁺ and Ag⁰, indicating a strong interaction between the Ag nanoparticles and TiO₂. The Ag/TiO₂ nanofibers presented antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, and Escherichia coli. The release of silver ions from 5 mg∙mL⁻¹ and 50 mg∙mL⁻¹ of Ag/TiO₂ nanofibers was approximately 0.08 μg∙mL⁻¹ and 0.18 μg∙mL⁻¹, The nanofiber cytotoxicity in both macrophages (ATCC RAW 264.7) and cancer cells (murine AT-84 oral squamous carcinoma cells) was dose-dependent. A concentration of 5 mg∙mL⁻¹ induced partial suppression growth and migration of cancer cells, while a concentration of 50 mg∙mL⁻¹ resulted in complete inhibition of proliferation and migration of murine AT-84 cells. It was observed an increase in mbax, mMyc and mTrp53 genes expression for both Murine AT-84 cells and macrophages after exposure to Ag/TiO2 nanofibers. On the other hand, there was a reduction in the mBcl2 gene for both cell lines tested. The overall result indicated that Ag/TiO₂ nanofibers could selectively inhibit the cellular mechanism of AT-84 by apoptosis with DNA damage and cell death. The antimicrobial and anticancer performance of Ag/TiO₂ nanofibers is probably the result of its nanometric dimension, high surface reactivity, and the interaction between TiO₂ and Ag. Electron transfer at the metal–semiconductor interface and reactive oxygen species production, in addition to the biological activity of released silver ions, confirm the potential for use as an agent in antimicrobial and anticancer therapy.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em OdontologiaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessTitânioPrataNanotecnologiaFiação por sopro em soluçãoAtividade antitumoralPropriedades antimicrobiana e antitumoral in vitro de nanofibras de titânio contendo nanopartículas de prata produzidas por fiação por sopro em soluçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Roberta Ferrati Bonan Dantas Batista.pdfTESE Roberta Ferrati Bonan Dantas Batista.pdfapplication/pdf2525371https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35151/1/TESE%20Roberta%20Ferrati%20Bonan%20Dantas%20Batista.pdff5af7c7df7444d1660807e0041c9f86aMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35151/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35151/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTESE Roberta Ferrati Bonan Dantas Batista.pdf.txtTESE Roberta Ferrati Bonan Dantas Batista.pdf.txtExtracted texttext/plain145043https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35151/4/TESE%20Roberta%20Ferrati%20Bonan%20Dantas%20Batista.pdf.txtaf8cdf413ff2990a2c1af809c9229fafMD54THUMBNAILTESE Roberta Ferrati Bonan Dantas Batista.pdf.jpgTESE Roberta Ferrati Bonan Dantas Batista.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1320https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35151/5/TESE%20Roberta%20Ferrati%20Bonan%20Dantas%20Batista.pdf.jpg85c1bd0d6de0da0071b3937e263e6167MD55123456789/351512019-11-06 02:15:26.011oai:repositorio.ufpe.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212019-11-06T05:15:26Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
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A nanotecnologia é um campo multidisciplinar, responsável por inovações no que se refere à prevenção e combate de diversas doenças, incluindo o diagnóstico e terapia de combate ao câncer. O objetivo geral do estudo foi produzir nanofibras de dióxido de titânio dopadas com nanopartículas de prata (Ag/ TiO₂), utilizando a técnica de fiação por sopro em solução (SBS), verificar as propriedades microestruturais e físicas das nanofibras produzidas, além de investigar in vitro a sua atividade antimicrobiana e antitumoral. As nanofibras de Ag/TiO₂ foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), adsorção/dessorção de N₂, difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), ângulo de contato e espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente (ICP-AES). Além disso, foi avaliada in vitro a atividade antimicrobiana das nanofibras, através da técnica de difusão em disco, frente a Staphylococcus aureus (ATCC25923), Enterococcus faecalis (ATCC 14506) e Escherichia coli (ATCC 25922). A atividade citotóxica em linhagens de carcinoma escamoso oral de murino (AT-84) e de macrófagos (ATCC RAW 264.7) foi verificado, através da avaliação da morfologia celular (microscopia de contraste de fase), após 72 e 120h (linhagem tumoral) e 24h (macrófagos), em contato com 5 e 50mg.ml-1 das nanofibras. A capacidade de migração da linhagem tumoral foi observada, através do teste de ferida, após contato por 48h, com 5 e 50mg.ml⁻¹ das nanofibras. Por fim, a expressão gênica de mTrp53, mMyc, mCasp8, mCasp9, mBax, mBcl2 e mGapdh, através da reação em cadeia da polimerase em tempo real, foi investigada. As nanofibras de TiO₂ com nanopartículas de prata (diâmetro médio de 15nm) foram produzidas com sucesso e apresentaram estrutura cristalina compatível com a fase do rutilo, além de característica mesoporosa e super-hidrofílica. A liberação de íons Ag⁺ nas concentrações de 5 mg.mL⁻¹ e 50 mg.mL⁻¹ de nanofibras de Ag/TiO₂ foi próxima a 0,08 μg.mL⁻¹ e 0,18 μg.mL⁻¹, respectivamente. Além disso, as nanofibras produzidas apresentaram atividade antimicrobiana contra os microrganismos Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis e Escherichia coli. A citotoxicidade em macrófagos e em células tumorais foi dependente da dose das nanofibras utilizada. A concentração de 5 mg.mL⁻¹ gerou supressão parcial da proliferação e da migração de células tumorais, enquanto a concentração de 50 mg.mL⁻¹ resultou em inibição completa da proliferação e migração de células AT-84. Foi observado um aumento na expressão dos genes mbax, mMyc e mTrp53 para as células AT-84 e para os macrófagos após a exposição a nanofibras de Ag/ TiO₂, bem como redução na expressão do gene mBcl2 para ambas as linhagens celulares testadas, indicando que as nanofibras de Ag/ TiO₂ inibem o mecanismo celular por apoptose. A atividade antimicrobiana e antitumoral de nanofibras produzidas foram provavelmente resultado da combinação de sua dimensão nanométrica, alta reatividade superficial, interação atômica entre dióxido de titânio e a prata, com transferência de elétrons na interface metal-semicondutor e produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), além da atividade biológica dos íons de prata liberados. Os resultados obtidos sugerem o potencial de uso das nanofibras produzidas na terapia local antimicrobiana e antitumoral. |
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