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Tipo do documento: Tese
Título: Nanotubos de carbono magnéticos funcionalizados: Avaliação da proteína corona em soro humano, estudos de citocompatibilidade e permeação em modelo biomimético
Autor: ROSA, Mariana Azevedo 
Primeiro orientador: FIGUEIREDO, Eduardo Costa de
Primeiro coorientador: SANTOS, Mariane Gonçalves
Primeiro membro da banca: JESUS, Jemmyson Romario de
Segundo membro da banca: VIRTUOSO, Luciano Sindra
Terceiro membro da banca: AZEVEDO, Luciana
Quarto membro da banca: FERNANDES, Christian
Resumo: Os nanotubos de carbono (CNTs) têm se destacado em aplicações nanomédicas devido às suas características favoráveis e possibilidades de funcionalizações. Quando esses nanomateriais entram em contato com a corrente sanguínea assumem uma nova identidade devido à formação da proteína corona. Além disso, ensaios para assegurar a citocompatibilidade dos sistemas devem ser realizados. Nessa tese foram sintetizados três materiais: CNTs magnéticos (M-CNTs), M-CNTs recobertos por albumina sérica bovina (M-CNTs-BSA) e M-CNTs funcionalizados com os monômeros hidrofílicos hidroxietilacrilato e glicerol dimetacrilato (M-CNTs-HL). Esses materiais foram amplamente caracterizados e o perfil de adsorção de albumina foi avaliado, obtendo-se valores entre 13,2 e 19,9 mg g -1 , com isotermas de Freundlich e Sips explicando o comportamento adsortivo. Ensaios mostraram que os nanotubos exerceram um efeito de supressão na fluorescência de uma solução de albumina, indicando que essa proteína pode mudar seu estado conformacional após a interação com a superfície dos materiais. Diferentes concentrações de nanotubos foram aplicadas para os estudos de citotoxicidade, metabolismo celular, estresse oxidativo e apoptose utilizando Caco-2 como modelo celular. Citocompatibilidade para concentrações de até 100 µg mL-1 foram obtidas para todos os materiais. Ensaios de permeação em modelo biomimético foram conduzidos sob ação de ímãs por até 8 h e as nanopartículas magnéticas presentes nos nanotubos foram utilizadas para estimar a concentração de materiais que atravessaram as Caco-2. Valores entre 0,50 e 7,19 e entre 0,27 e 9,30 ng foram obtidos para as células expostas e não expostas aos ímãs, respectivamente. Ensaios de eletroforese em gel foram realizados para comparar o perfil de proteínas eluidas dos materiais, após a exposição deles a amostras de soro humano diluído. Mudanças na concentração de proteínas totais foram verificadas, além de alterações discretas no perfil observado no gel de eletroforese. A otimização de condições distintas para a eluição de proteínas de cada nanotubo foi uma outra evidência de que os materiais interagem de forma diferente com as proteínas. Estudos mais conclusivos, utilizando um espectrômetro de massas, ainda estão sendo realizados. Juntos os resultados obtidos indicam que os materiais sintetizados são promissores para as áreas biomédicas e biotecnológicas. Ademais, ainda não há na literatura a comparação desses dois tipos de funcionalização para nanotubos.
Abstract: Carbon nanotubes (CNTs) have stood out in nanomedical applications due to their favorable characteristics and the possibility of functionalization. When these nanomaterials come into contact with the blood, they assume a new identity due to the formation of protein corona. Furthermore, assays to ensure the cytocompatibility of the systems must be carried out. In this thesis, three materials were synthesized: magnetic CNTs (M-CNTs), M-CNTs covered with bovine serum albumin (M-CNTs-BSA), and M-CNTs functionalized with hydrophilic monomers hydroxyethyl-acrylate and glycerol dimethacrylate (M-CNTs-HL). These materials were extensively characterized, and the albumin adsorption profile was evaluated, obtaining values ranging from 13.2 to 19.9 mg g -1 , with Freundlich and Sips isotherms explaining the adsorptive behavior. Fluorescence assays showed that the nanotubes had a quenching effect of the albumin in solution, indicating that these proteins can change their conformational state after interacting with the surface of the materials. Cytotoxicity, cellular metabolism, oxidative stress, and apoptosis using Caco-2 as a cellular model were evaluated using different concentrations of carbon nanotubes. Cytocompatibility for concentrations of up to 100 µg mL-1 was obtained for all materials. Permeation tests in a biomimetic model were conducted under the action of magnets for up to 8 h, and the magnetic nanoparticles presented in the nanotubes were used to estimate the concentration of materials that crossed the Caco-2 monolayers. Values ranging from 0.50 to 7.19 and from 0.27 to 9.30 ng were obtained for cells exposed and not exposed to magnets, respectively. Gel electrophoresis tests were carried out to compare the profile of the protein corona eluted from the materials after exposure to diluted human serum samples. Changes in the concentration of total proteins were verified, in addition to discrete changes in the protein profile observed in the electrophoresis gel. Another evidence that materials interact differently with proteins was optimizing different elution conditions for each nanotube. More conclusive studies using a mass spectrometer are still being performed. Together the obtained results indicate that the synthesized materials are promising for biomedical and biotechnological applications. There is still no comparison in the literature of these two types of functionalization for nanotubes.
Palavras-chave: Nanotubos de carbono funcionalizados
Adsorção
Citocompatibilidade
Permeação
Proteína corona
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: ROSA, Mariana Azevedo. Nanotubos de carbono magnéticos funcionalizados: Avaliação da proteína corona em soro humano, estudos de citocompatibilidade e permeação em modelo biomimético. 2024. 206 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2677
Data de defesa: 10-Jul-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Química

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