Toxicidade in vitro e in vivo de quantum dots de carbono recobertos com boronato

Abstract

O melanoma é um tipo de câncer de pele que tem origem nos melanócitos. Apesar de somente 0,96% dos novos casos de câncer no Brasil para 2016 serem de melanoma, ele é extremamente agressivo, sendo que possui alto potencial metastático o que leva muitos pacientes aóbito. Uma forma de evitar essa alta mortalidade é a realização de um diagnóstico precoce. Estudos propõem a utilização de substâncias ou partículas fluorescentes para identificar focos de câncer, e entre essas partículas carbon dotstem apresentado um grande potencial de marcação de células cancerosas por apresentarem fluorescência. Tendo em vista essa propriedade de carbon dots, este estudo teve o objetivo de realizar a caracterização fotofísicaeavaliar a toxicidade in vitroe in vivode carbondotsrecobertos com boronato (C-DotB) em camundongos com ou sem melanoma. C-DotB apresentaram absorbância na faixa do ultravioleta (abaixo de 400 nm) e quando excitadas a 360 nm apresentaram pico de emissão em 460 nm. Os testes de toxicidade in vitroforam realizados com as linhagens celulares NIH/3T3 (fibroblasto murino) e B16F10 (melanoma murino). Somente a exposição a 0,1 mg/mL de C-DotB ocasionou morte celular significativa de 60 e 70% de fibroblastos e melanoma, respectivamente. Nos experimentos in vivoforam utilizados 66 camundongos C57BL/6. Nas avaliações do peso corporal, da ração consumida e da ingestão de água por animais sem tumor e com a aplicação de C-DotB não mostraram diferenças significativas quando comparados com animais que não receberam o nanomaterial, em um períodode 30 dias. Os exames hematológicosrealizados após 2 e 30 dias da aplicação de C-DotB, mostraram que C-DotB causouum leve aumento na quantidade de células do sistema imunedos animais que receberam C-DotB na concentração de 0,31 mg/mL e que foram monitorados por 30 dias. Os exames bioquímicos mostraram que só ocorreu aumento significativona fosfatase alcalina dos animais que receberam C-DotB na concentração de 0,16 mg/mL e monitorados por 30 dias, o qual pode estar relacionado com algum problema ósseo. As imagens obtidas das lâminas coradas com hematoxilina e eosina mostraram modificações em alguns órgãos, principalmente no pulmão onde é possível ver focos de fibrose e alvéolos coalescidos. No fígado foram encontrados focos de necrose e de inflamação. A única alteração encontrada no baço foi hiperplasia da polpa branca. Tanto no cérebro quanto nos rins não foram encontradas anormalidades. Nos tumores foi possível observado necrose e focos inflamatórios. Para observara deposição de C-DotB nos tecidos analisados, as lâminas histológicas foram analisadas em microscopia de fluorescência. Contudo, não foi possível observar nenhuma fluorescência de C-DotB, provavelmente por não ter mais partícula no animal no momento da coleta do órgão (2 e 30 dias). Com base nesses dados, C-DotB pode ser utilizado na biomedicina por ser biocompatível, possuir baixa toxicidade e ser eliminado rapidamente pelo organismo. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Melanoma it is a skin cancer, which has its origins in melanocytes. Even though melanoma represents only 0.96% of new cancer cases for 2016 in Brazil, it is extremely aggressive, and because it has a high metastatic potential, it leads many patients to death. One way to avoid this high mortality is achieving an early diagnosis. Studies suggests use substances or fluorescent particles to identify cancer foci. Within these particles, carbon dots has shown a great potential for targeting cancer cells because of its fluorescence. Owing to this propriety of carbon dots, this study has the purpose to perform photophysical characterization, evaluates in vitrotoxicity and biodistribution of carbon dotscovered with boronate (C-DotB) in mices with or without melanoma. C-DotB has absorbance at ultraviolet range (above 400 nm) and emission at 460 nm when excited at 360 nm. In vitro toxicity assays were done with cell lines NIH/3T3 (murine fibroblast) and B16F10 (murine melanoma). Only exposure of 0.1 mg/mL of C-DotB resulted in significant cell death of 40 and 30% of fibroblast and melanoma. For in vivoexperiments, it was used 66 female mice C57BL/6. Body weight, food and water intake evaluations by tumor free mice and that has been applied C-DotB, did not shown significant differences with mice that did not received nanomaterial by a period of 30 days. Hematologic exams shown that C-DotB induce a slight increase in white blood cellsfor animals that received C-DotB (0.31 mg/mL) and monitored for 30 days. Biochemistry assays shown slight increaseonly in alkaline phosphatase of animals that received C-DotB (0.16 mg/mL) and monitored for 30 days, which can be correlated with bone disturbance. Images obtained from histological slices stained by hematoxylin and eosin shown alterations in some organs, mainly in lungs where it is possibly to see fibrosis focus and coalesced alveoli. Inflammatory and necrosis foci could be found at liver. The only alteration found in spleen was whit pulp hyperplasia. There were no abnormalitiesin both brain and kidney. Necrosis and inflammatory focus where found at tumors slices. To confirm C-DotB deposition at the analyzed tissues, histological slices were analyzed by fluorescence microscopy. However, it was not possibly to observe C-DotB fluorescence, probably because there were no more particles in the animals at the time of organ collected (2 and 30 days). Based on this data, C-DotB can be used in biomedicine to be biocompatible, have low toxicity and be cleared rapidly by the body.