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Jul 26, 2023

Avaliação toxicológica de Phormidium sp. nanopartículas derivadas de óxido de cobre para suas aplicações biomédicas e ambientais

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6246 (2023) Citar este artigo 969 Acessos 2 Citações 1 Detalhes de métricas altmétricas Impulsionado pela necessidade de biossintetizar agentes biomédicos alternativos para

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6246 (2023) Citar este artigo

969 acessos

2 citações

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Impulsionadas pela necessidade de biossintetizar agentes biomédicos alternativos para prevenir e tratar infecções, as nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) surgiram como um caminho promissor. A síntese de CuONPs derivada de cianobactérias é de grande interesse, pois oferece uma rota ecologicamente correta, econômica e biocompatível. No presente estudo, CuONPs biossintetizados foram caracterizados e investigados quanto à sua toxicidade. A análise morfológica utilizando TEM, SEM e AFM mostrou o tamanho de partícula esférica de 20,7 nm com 96% de cobre que confirmou a pureza dos CuONPs. CuONPs biogênicos com valor IC50 de 64,6 µg ml-1 mostraram 90% de eliminação de radicais livres no ensaio de eliminação de radicais superóxido. CuONPs mostraram atividade anti-inflamatória aumentada em 86% da desnaturação proteica com valor IC50 de 89,9 µg ml-1. CuONPs biogênicos exibiram toxicidade significativa contra cepas bacterianas com menor valor de CIM de 62,5 µg ml-1 para B. cereus e cepa fúngica com valor de CIM de 125 µg ml-1 para C. albicans. Além disso, os CuONPs demonstraram um alto grau de interação sinérgica quando combinados com medicamentos padrão. CuONPs exibiram citotoxicidade significativa contra câncer de pulmão de células não pequenas com um valor IC50 de 100, 8 µg ml-1 para A549 e 88,3 µg ml-1 para a linhagem celular H1299 com atividades apoptóticas. Além disso, os CuONPs biogênicos foram avaliados quanto ao seu potencial de degradação fotocatalítica contra o corante azul de metileno e foram capazes de remover 94% do corante em 90 min. A análise de eliminação de radicais livres sugeriu que a degradação do corante assistida por CuONPs foi induzida principalmente por radicais hidróxido. Os CuONPs biogênicos aparecem como um fotocatalisador ecologicamente correto e econômico para o tratamento de águas residuais contaminadas com corantes sintéticos que representam uma ameaça à biota aquática e à saúde humana. O presente estudo destacou a mistura de potencial biomédico e fotocatalítico de CuONPs derivados de Phormidium como uma abordagem atraente para futuras aplicações em nanomedicina e biorremediação.

Mundialmente, o uso de nanopartículas (NPs) na área biomédica atraiu a atenção de pesquisadores. A pequena relação superfície/volume em comparação com seu material a granel é responsável por suas propriedades aprimoradas ou únicas. Por permitir que os NPs interajam com alto grau de especificidade e maior eficácia no combate a doenças infecciosas1,2. Entre os vários óxidos metálicos NPs, as nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) ganharam interesse significativo devido à sua alta estabilidade, maior vida útil, alta eficiência quântica e atividade antimicrobiana. A extensa aplicação biomédica de CuONPs como atividades antioxidante, antimicrobiana, anti-inflamatória, antiviral, citotóxica e anticancerígena tornou-os fortes candidatos para uso como agentes terapêuticos3,4,5,6,7. Maior vida útil e estabilidade também fazem dos CuONPs o candidato adequado em biotecnologia ambiental para purificação de água e eliminação de poluentes de efluentes industriais sem a formação de subprodutos nocivos8. No corpo humano, o cobre (Cu) está presente em oligoelementos encontrados em enzimas como superóxido dismutase, citocromo oxidase e tirosinase6. Além disso, serve como cofator para múltiplas enzimas responsáveis ​​pela produção de neuropeptídeos, mecanismo de sinalização celular, estresse oxidativo e função de células imunológicas em humanos9.

A síntese de CuONPs pode ser feita por diversos processos físicos, químicos e biológicos. As abordagens de síntese física e química apresentam desvantagens como reagentes caros, condições de reação perigosas, tempo mais longo, processo tedioso para isolar NPs e danos aos ecossistemas e também à saúde humana . Assim, para superar essas deficiências, o princípio da química verde utilizando recursos naturalmente disponíveis como vírus, bactérias, cianobactérias, fungos, algas e plantas foram utilizados para a fabricação de NPs12. As cianobactérias (algas verde-azuladas) formam um dos maiores e mais primitivos grupos ancestrais com estruturas celulares procarióticas que têm a capacidade de fotossíntese dependente de dióxido de carbono. As cianobactérias têm recebido muita atenção científica pela sua capacidade de sintetizar NPs, não apenas devido à sua alta eficiência de biomassa, mas também devido ao seu potencial para biorremediar metais perigosos e transformá-los em formas mais gerenciáveis ​​. Estes são capazes de sintetizar NPs inorgânicas e de óxido metálico, por exemplo, nanopartículas de selênio, zinco, platina, paládio, ouro e prata . A síntese de NPs facilitada por cianobactérias ocorre extracelularmente, que envolve a produção da enzima redutase devido a interações eletrostáticas, e intracelularmente, ou seja, dentro das células pela atividade de enzimas .