Estudo da biocompatibilidade de pré-osteoblastos e osteoblastos expostos a nano-folhas de MoS2 estabilizadas com mononucleótido

Abstract

Os nanomateriais bidimensionais (2D), em particular, os dicalcogenídeos de metais de transição (TMDs), têm grande interesse científico devido às suas estruturas únicas e propriedades distintivas, abrindo grandes oportunidades para aplicações em biomedicina. Dentro da família dos TMDs, o dissulfureto de molibdénio (MoS2), é aquele que recebe maior destaque, sendo considerado um potencial agente na terapia fototérmica (PTT) e no transporte de moléculas biologicamente ativas. Neste trabalho, estudou-se a biocompatibilidade das nano-folhas de MoS2 estabilizadas com biomoléculas, AMP, GMP e FMN, em dois tipos celulares, pré-osteoblastos (MC3T3-E1) e osteoblastos (Saos-2). As experiências in vitro, revelaram que ambas as linhas celulares na presença dos nanomateriais (24 h de cultura) exibiam ótima viabilidade celular e diferenças na proliferação das células apenas quando expostas a MoS2-AMP e MoS2-GMP. A internalização de MoS2-AMP, -GMP e -FMN (10 e 50 μg mL-1) pelas células MC3T3-E1 e Saos-2, bem como a produção de espécies reativas de oxigénio (ROS) foi demostrada através de citometria de fluxo (FCM). A internalização dos três nanomateriais foi observada nas duas concentrações testadas, em dois tempos de incubação (4 h e 24 h). Relativamente à produção de ROS, observamos um aumento deste parâmetro nas células MC3T3-E1 expostas durante 24 h a MoS2-AMP nas duas concentrações testadas (10 e 50 μg mL-1). De forma similar, as células Saos-2 aumentaram a produção de ROS, quando cultivadas durante 24 h, na presença de MoS2-FMN (10 e 50 μg mL-1). Adicionalmente, demostramos que as células MC3T3-E1 cultivadas na presença dos três nanomateriais estudados (50 μg mL-1), durante 10 dias, são capazes de se diferenciarem. Este trabalho destaca o grande potencial de aplicação biomédica que as nanofolhas de MoS2 estabilizadas com mononucleótidos (-AMP, -GMP e -FMN) apresentam, tendo em conta a biocompatibilidade comprovada.

Two-dimensional (2D) nanomaterials, in particular, transition metal dichalcogenides (TMDs), are of great scientific interest because of their unique structures and distinctive properties, opening up great opportunities for applications in biomedicine. Within the TMDs family, molybdenum disulfide (MoS2) is the most prominent nanomaterial and is considered a potential agent in photothermal therapy (PTT) and as drug delivery vehicle. In this work, the MoS2 nanosheets biocompatibility stabilized with biomolecules, AMP, GMP and FMN was studied in two cell types, pre-osteoblasts (MC3T3- E1) and osteoblasts (Saos-2). In vitro experiments revealed that both cell lines in the presence of nanomaterials (24h culture) exhibited optimal cell viability and differences in cell proliferation, only when exposed to MoS2-AMP and MoS2-GMP. The incorporation of MoS2-AMP, -GMP and -FMN (10 and 50 μg mL-1) by MC3T3-E1 and Saos-2 cells, as well as the production of reactive oxygen species (ROS) was demonstrated by flow cytometry (FCM). MC3T3-E1 and Saos-2 cells incorporated all tested nanomaterials at two different incubation times (4 h and 24 h). Regarding ROS production, we observed an increase of this parameter in MC3T3-E1 cells exposed for 24h to MoS2-AMP at the two concentrations tested (10 and 50 μg mL-1). Similarly, Saos-2 cells increased ROS production when cultured for 24 h in the presence of MoS2-FMN (10 and 50 μg mL-1). In addition, we demonstrate that MC3T3-E1 preosteoblasts cultured for 10 days in the presence of MoS2-AMP, -GMP and -FMN nanomaterials (50 μg mL-1) are able to differentiate into osteoblasts. This work demonstrates the biocompatibility of MoS2 nanosheets stabilized with mononucleotide (-AMP, -GMP and -FMN), revealing their great potential for biomedical applications.