Characterization of the cytotoxic potential of graphene nanoplatelets in lung cells

Abstract

Graphene is one of the carbon allotropes. Its physical and chemical characteristics provide unique properties: high surface area, exceptional electrical and thermal conductivities, high mechanical strength, ability to bio-functionalization and mass production. All these qualities make graphene widely applicable and, therefore, it is necessary to thoroughly investigate their possible adverse effects in the context of human health. This study evaluated the cytotoxic potential of graphene nanoplatelets in lung cells (cell line A549). The cells were cultured in vitro and exposed to various concentrations of graphene nanoplatelets (5, 10, 25, 50, 100μg/ml) for 24h. Cell viability, assessed by WST-8 assay, did not decrease after exposure to graphene nanoplatelets, however, an increase in cell proliferation for the lowest concentration was observed. ROS production as well as cell cycle dynamics of A549 cells were not affected by graphene nanoplatelets exposure. Cellular uptake of the graphene nanoplatelets, evaluated by changes in light side scatter by flow cytometry, increased significantly for the highest concentration (100μg/ml). In addition, there was no induction of apoptosis in A549 cells after 24 hours of exposure to the graphene nanoplatelets. Overall, these results suggest that graphene nanoplatelets do not induce toxicity in cell line A549.

O grafeno representa um dos alótropos de carbono. As suas características físico-químicas conferem-lhe propriedades únicas: elevada área superficial, condutividades elétrica e térmica excecionais, grande resistência mecânica, capacidade de bio-funcionalização e produção em massa. Todas estas qualidades tornam o grafeno amplamente aplicável e por isso é necessário investigar detalhadamente os seus possíveis efeitos adversos no contexto da saúde humana. Neste estudo foi avaliado o potencial citotóxico das nanoplaquetas de grafeno em células do pulmão (linha celular A549). As células foram cultivadas in vitro e expostas a várias concentrações de grafeno na forma de nanoplaquetas (5, 10, 25, 50, 100 μg/ml) durante 24h. A viabilidade celular, analisada pelo ensaio WST-8, não diminuiu com a exposição às nanoplaquetas de grafeno, tendo, porém, sido verificado um aumento da proliferação celular para a dose mais baixa. A produção de ROS, bem como a dinâmica do ciclo celular das células A549 também não foram afetados pela exposição às nanoplaquetas de grafeno. Os estudos da internalização celular das nanoplaquetas de grafeno por variação da dispersão lateral da luz mostraram que para a concentração mais elevada (100μg/ml) ocorreu um aumento significativo da internalização destas partículas. Por último, não se verificou indução de apoptose nas células A549 após 24h de exposição às nanoplaquetas de grafeno. De uma forma geral, estes resultados sugerem que as nanoplaquetas de grafeno não induzem toxicidade na linha celular A549.