Effects of silver nanoparticles on osteosarcoma and lung cell lines

Abstract

As nanopartículas são definidas como partículas com dimensão entre 1 - 100 nm, resultando em propriedades únicas que podem ser úteis em diversas áreas. As AgNP são as nanopartículas mais utilizadas em produtos comerciais, como: curativos, cateteres, próteses, cosméticos, têxteis e produção de alimentos, devido à sua atividade antimicrobiana. As propriedades físico-químicas únicas inerentes às NPs enfatizam a necessidade de uma avaliação adequada dos potenciais efeitos tóxicos, já que suas interacções com sistemas biológicos, bem como o seu destino ambiental são imprevisíveis. As propriedades da superfície das NPs são de importância essencial para a sua capacidade de agregação, influenciando na mobilidade e absorção celular. Neste estudo, avaliaram-se os efeitos tóxicos de AgNPs não revestidas e revestidas, na viabilidade das linhas celulares de osteossarcoma (MG-63) e adenocarcinoma do pulmão (A549). Para isso, células cultivadas in vitro foram expostas a concentrações crescentes de AgNPs até 400μg/ml (não revestidas - <100nm) e até 100ug/ml (revestidas com PVP – 10 e 20nm), durante 24h e 48h. O crescimento celular e morfologia foram observados diariamente, utilizando um microscópio invertido e a viabilidade celular foi medida pelo ensaio MTT. Para AgNPs não revestidas (24h e 48h), os ensaios de MTT e Trypan Blue, revelam uma disparidade de resultados sendo, ambos inconclusivos. No entanto, para as AgNPs revestidas, os ensaios de MTT independentes, mostraram resultados consistentes e fiáveis, com uma diminuição significativa da viabilidade celular a 50μg/ml. As AgNPs também modulam a distribuição do ciclo celular através da acumulação de células em G2/M, e concomitante diminuição de células em G0/G1, juntamente com o aumento da apoptose. Em conjunto, estes resultados sugerem que AgNPs induzem toxicidade, apoptose e paragem do ciclo celular em G2, nas linhas celulares A549 e MG-63.

Nanoparticles are defined as particles with at least one dimension between 1 – 100nm and this small size results in unique properties that can be useful in a range of fields. Silver nanoparticles (AgNPs) are the most widely used nanoparticles in commercial products, viz wound dressings, catheters, prosthesis, cosmetics, textiles and food production, due to their antimicrobial activity. The unique physicochemical properties of NPs emphasize the need for proper assessment of the potential toxic effects, since their unpredicted interactions with biological systems and environmental fate. The surface properties of NPs are of essential importance for their aggregation behavior, and this influences their mobility in environmental partitions and cellular uptake. In this study, we evaluated the toxic effects of uncoated and coated AgNP on the viability osteosarcoma (MG-63) and lung (A549) cell lines. For this, in vitro cultured cells were exposed to different increasing concentrations of AgNPs up to 400μg/mL (uncoated - <100nm) and up to 100μg/ml (PVP coated – 10 and 20nm) for 24h and 48h. Cell growth and morphology was daily observed using an inverted microscope and cell viability was measured by MTT reduction assay. For uncoated AgNPs (24h and 48h), MTT assays and Trypan Blue and reveal a disparity of results being both inconclusive. However, for the coated AgNPs, independent MTT assays showed consistent and reliable results, with a significant decrease in cell viability at the 50μg/ml. AgNPs also modulated cell cycle distribution through the accumulation of cells at G2/M and a concurrent decrease in cells at G0/G1 along with the increase on apoptotic cells. This effect was observed in both cell lines. Together, these results suggest that AgNPs induce toxicity, apoptosis and G2 cell cycle arrest in A549 and MG-63 cells.