Estudo da citotoxicidade de grafeno prístino estabilizado com mononucleótido de flavina em pré-osteoblastos e osteoblaros

Abstract

O grafeno é um nanomaterial que tem atraído o interesse da comunidade cientifica, desde da sua descoberta. Este interesse deve-se, principalmente, às propriedades físico-químicas e mecânicas únicas, que tornam o grafeno altamente atraente para aplicação em áreas como, eletrônica, ótica, biotecnologia e nanomedicina. A procura intensa e o desenvolvimento de diferentes aplicações para o grafeno conduziram aos chamados nanomateriais da família do grafeno (GFNs). Neste trabalho, utilizaram-se dois tipos celulares pré-osteoblastos (MC3T3-E1) e osteoblastos (Saos-2) para estudar a citotoxicidade do grafeno prístino estabilizado com um mononucleótido de flavina (FMN). Este nanomaterial foi sintetizado com diferentes tamanhos laterais: 100 - 200 nm (GP(S)) e 200 - 400 nm (GP(L)). Os resultados obtidos demonstraram que as células cultivadas (MC3T3 e Saos-2) durante 24 h, na presença de diferentes concentrações de GP(S) (10 - 50 μg/mL), apresentaram uma viabilidade diminuída e a taxa de proliferação celular foi inibida de uma forma dependente da concentração, em comparação com as células cultivadas na ausência de nanomaterial (controlo). Quando estas células foram expostas a GP(L) (10 - 50 μg/mL), apresentaram uma viabilidade similar às células controlo. Relativamente à proliferação celular das células Saos-2 não é afetada, enquanto que a dos pré-osteoblastos diminui com o aumento da concentração de nanomaterial. Através da citometria de fluxo, foi possível comprovar a internalização de nanomaterial e a produção de espécies reativas de oxigénio pelos tipos celular estudados, após 24 h de cultura na presença de 10 e 50 μg/mL de nanomaterial. A internalização de GP(S) por ambos os tipos celulares é dependente da dose, sendo maior para a concentração de 50 μg/mL. Pelo contrário, no caso da exposição a GP(L), observa-se a internalização do nanomaterial, não sendo dependente da dose. A exposição durante 24 h a estes nanomateriais induz produção de espécies de oxigénio (ROS) em ambas as linhas celulares. Com este trabalho podemos concluir que o grafeno prístino estabilizado com um mononucleótido de flavina (FMN), independentemente do tamanho, é citotóxico para pré-osteoblastos (MC3T3-E1) e osteoblastos (Saos-2).

Graphene is a nanomaterial that has attracted the interest of the scientific community since its discovery. This interest is mainly due to the unique physical, chemical and mechanical properties that make graphene highly attractive for application in areas such as electronics, optics, biotechnology and nanomedicine. The intense demand and the development of different applications for graphene led to nanomaterials of the graphene family (GFNs). In this work, pre-osteoblasts (MC3T3-E1) and osteoblasts (Saos-2) were used to study the cytotoxicity of pristine graphene stabilized with a flavin mononucleotide (FMN). This nanomaterial was synthesized with different lateral sizes: 100 - 200 nm (GP(S)) and 200 - 400 nm (GP(L)). The results obtained demonstrated that MC3T3-E1 and Saos-2 viability in the presence of different concentrations of GP(S) (10 - 50 μg/ml) decreased, after 24 h of exposition; and the cell proliferation rate was inhibited in a concentration-dependent manner, in comparison with cells cultured in the absence of nanomaterial (control condition). By other hand, MC3T3-E1 and Saos-2 cells exposed to GP(L) (10 - 50 μg/ml) showed similar viability compared to control cells. Saos-2 proliferation was not affected, whereas that pre-osteoblasts proliferation decreased with increasing nanomaterial concentration. Through flow cytometry, it was possible to verify the nanomaterial incorporation and the reactive oxygen species production (ROS) by both cell types, after 24 h of culture in the presence of 10 and 50 μg /mL of nanomaterial. The GP(S) incorporation were dose-dependent, being higher at the 50 μg /mL concentration, while GP(L) nanomaterial was internalized in a non-dosedependent manner. Exposure to these nanomaterials for 24 h induced ROS production in both cell lines. We conclude that, pristine graphene stabilized with a flavin mononucleotide (FMN) is cytotoxic to MC3T3-E1 pre-osteoblasts and Saos-2 osteoblasts, regardless of its lateral size.