Avaliação toxicológica da nanopartícula de óxido de cromo III através de ensaios in vivo e in vitro

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014.

Diversos setores da indústria estão utilizando nanopartículas (NP)metálicas. Contudo, é difícil prever o comportamento dessas no meioambiente sem estudos toxicológicos. Dadas às característicasparticulares das NP, como reduzido tamanho, maior área superficial ecapacidade de aglomeração/dispersão, estas podem se translocarfacilmente pelos compartimentos ambientais potencializando os riscosao meio ambiente e ao homem. A NP de óxido de cromo III (NP Cr2O3)é aplicada na indústria principalmente como pigmentos, catalisadores ematerial refratário, contudo o seu efeito tóxico aos organismos vivos épouco conhecido. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito daNP Cr2O3 na população de algas unicelulares Chlamydomonasreinhardtii, bactéria luminescente marinha Aliivibrio fischeri,microscrustáceo Daphnia magna e investigar o efeito citotóxico, atravésdo ensaio de MTT e lipoperoxidação, sobre células Vero. As C.reinharditii foram expostas às NP Cr2O3 para avaliar os efeitos sobre aprodução de espécies reativas de oxigênio (ROS), atividade esterase,viabilidade celular e fotossistema II. Para o estudo com D. magna,foram realizados teste de toxicidade aguda e crônica. Foram feitos testesde inibição de luminescência com A. fischeri, para os tempos de 15 e 30minutos. As células Vero foram expostas às NP por 24 horas, paraobservação do efeito citotóxico e quantificação de MDA. Os testes comalgas mostraram, em 24 horas, um aumento significativo no nível deROS para toda a população exposta à NP Cr2O3 e CE50,24h de 1,57±0,53g L-1. D. magna mostrou-se sensível à NP Cr2O3, apresentando umaCE50,48h de 101,74 mg L-1. Foi observado efeito crônico sobre D. magnacom valor de CEO de 10 mg L-1 para reprodução e crescimento, e CEO50mg L-1 para o parâmetro longevidade. A bactéria A. fischeri semostrou menos sensível à NP apresentando valores de CE50,15min de769,17±19,69 mg L-1 e CE50,30min de 980,00±134,35 mg L-1. Osresultados obtidos nas avaliações toxicológicas com células Verodemonstraram que a NP Cr2O3 possui um potencial efeito citotóxico,pois reduz a viabilidade celular das células Vero (CE50,24h =0,97±0,56 g L-1). Os resultados demonstraram que a NP Cr2O3 possuipotencial para causar efeito de toxicidade aguda e crônica, bem comoalterações a nível celular em organismos de água doce e salgada.<br>

Abstract : Metallic nanoparticles (NPs) are being used in several industrial fields.However, the toxicologic studies default hinders the observation of thebehavior of these particles on the environment. The intrinsiccharacteristics of NPs such as: low size, larger surface area and capacityto agglomeration / dispersion, facilitate its displacement through ofenvironmental compartments potentiating the environment and humansrisks. Although Chromium (III) oxide nanoparticles (Cr2O3 NP) areapplied in industry mainly as pigments, catalysts and refractory materialforms, studies developed to evaluate its toxic effect on living organismsare scarce. Thus the present study has aimed to evaluate the toxic effectsof Cr2O3 NP on the unicellular algae population Chlamydomonasreinhardtii, the marine luminescent bacteria Aliivibrio fischeri, themicrocrustacean Daphnia magna and to investigate the cytotoxic effectby MTT and lipid peroxidation assay on Vero cells. C. reinhardtii wereexposed to Cr2O3 NP to evaluate its effects on reactive oxygen species(ROS) production, esterase activity, cell viability and photosystem II. D.magna were exposed to NPs suspensions to perform acute and chronictoxicity tests. A. fischeri was exposed to NPs suspensions at 15 and 30minutes to perform luminescence inhibition tests. Vero cells wereexposed to Cr2O3 NPs to a 24h period to observe the cytotoxic effectthrough the MTT assay and to MDA quantification. The results withalgae showed in 24 hours, an significant increase of ROS levels for theentire population exposed to Cr2O3 NPs and EC50,24h of 1.57±0.53 g L-1.The D. magna was sensitive to Cr2O3 NPs, at EC50,48h of 101.74 mg L-1.With respect to chronic toxicity, Cr2O3 NPs showed a statisticallysignificant effect (p < 0.05) on the growth and reproduction parameters(OEC = 10 mg L-1). In relationship to A. fischeri assay, the resultsshowed less sensitivity to NP demonstrating values of EC50,15min =769.17±19.69 mg L-1 and EC50,30min = 980.00±134.35 mg L-1. Theresults obtained of Vero cells showed that Cr2O3 NPs has the cytotoxiceffect potential because it reduces cell viability of Vero cells (CE50,24h =0.97±0.56 g L-1). The results showed that the Cr2O3 NPs have potentialto cause toxic effects (acute and chronic), as well as changes at thecellular level in fresh and salt water organisms.