EFEITO BIOTOXICOLÓGICO DA CELULOSE MICROCRISTALINA MAGNÉTICA FRENTE À LINHAGEM NB4 DE LEUCEMIA PROMIELOCITICA AGUDA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Moreira, A.C.O. (UNIVERSIDADE FRANCISCANA - UFN) ; Viana, A.R. (UNIVERSIDADE FRANCISCANA - UFN) ; Bruckmann, F.S. (UNIVERSIDADE FRANCISCANA - UFN) ; Mortari, S.R. (UNIVERSIDADE FRANCISCANA - UFN) ; Krause, L.M.F. (UNIVERSIDADE FRANCISCANA - UFN) ; Rhoden, C.R.B. (UNIVERSIDADE FRANCISCANA - UFN)

Resumo

A celulose é o biopolímero renovável mais abundante no mundo, encontrada em organismos marinhos e na parede celular das plantas, com aplicações em áreas como a indústria alimentícia, química e farmacêutica devido suas características como potencial para reciclagem e biodegradabilidade. A celulose decorada com partículas de ferro apresenta potencial inovador e tecnológico, trazendo a necessidade de avaliações relacionadas ao seu efeito biotoxicológico para sua regulamentação. A leucemia promielocítica é um subtipo de leucemia mieloide com característica da translocação dos cromossomos 15 e 17 formando um gene anormal. O presente estudo teve como objetivo a análise do efeito citotóxico da celulose microcristalina e da celulose microcristalina magnética frente as células de linhagem NB4.

Palavras chaves

citotoxicidade; MTT; polímero

Introdução

A celulose é um polímero linear encontrado, principalmente, na estrutura das plantas sendo componente fundamental da sua parede celular. Considerada a principal fonte de biomassa do planeta, seus principais produtos vêm sendo comercializados e apresentam aplicações em diversas áreas, como na indústria alimentícia, química e farmacêutica (JIA et al., 2014). É o biopolímero renovável de maior abundância no mundo, apresentando potencial biodegradável e reciclável além do baixo custo. Não obstante, atrai cada vez mais a atenção de pesquisadores para desenvolvimento de novas tecnologias sustentáveis como o desenvolvimento de fibras e filmes (GABR et al., 2014). Além da possibilidade de ser extraída de recursos terrestres, também pode ter origem em organismos marinhos (BENITO-GONZÁLEZ; LÓPEZ-RUBIO; MARTÍNEZ-SANZ, 2019). Presente em várias fontes de biomassa, a celulose vem sendo tema de estudos como matéria-prima para produção de biocombustíveis e produtos químicos industriais, visando a redução do consumo de óleo bem como a diminuição da emissão de gases com efeito estufa (CALIARI et al., 2017). No Brasil, é considerada a principal fonte para a produção de papel. Em 2014 foi produzido em torno de 2.530x103 toneladas de celulose tornando importante estudos e o desenvolvimento de novas tecnologias como a produção e manipulação da nanocelulose (LAVORATTI; SCIENZA; ZATTERA, 2015). Difere dos polímeros sintéticos por apresentar cadeia rígida e linear (figura 1), contendo inúmeros grupos hidroxila, a celulose é sensível a hidrólise e oxidação dos acetais formadores de suas cadeias, os quais definem suas características químicas (KLEMM et al., 2005). Ainda, pode ser definida como um polissacarídeo sintetizado pelas plantas, bactérias e variedade de algas, e dependendo da sua fonte de obtenção, pode-se encontrar entre 8000 a 15000 unidades monoméricas (GUTIÉRREZ-ROJAS; MORENO-SARMIENTO; MONTOYA, 2015). Ainda assim, pode ser definida como um homopolímero linear que apresenta alto peso molecular, contendo unidades de D-anidroglucopianos ligados por β-(1-4) glicosídeos. É o principal componente estrutural de árvores e outras plantas, sendo assim um recurso renovável e abundante (PENG et al., 2013). Possui caráter hidrofílico e excelentes propriedades mecânicas de barreira, motivo pelo qual é muito utilizada em biocompostos (BENITO-GONZÁLEZ; LÓPEZ-RUBIO; MARTÍNEZ-SANZ, 2019). Sua estrutura apresenta regiões amorfas e cristalinas, sendo que essa pode ser quimicamente isolada para produzir variedades de celulose como celulose microcristalina, celulose nanocristalina, celulose nanofibrilada e celulose bacteriana (JIA et al., 2014). Suas regiões amorfas possuem composição heterogênea e sua assimetria é o principal fator influente para sua biodegradação, assim como sua hidrofilicidade e biodegradação (GUTIÉRREZ- ROJAS; MORENO-SARMIENTO; MONTOYA, 2015). Atualmente, trabalhos vêm sendo desenvolvidos com o objetivo de desenvolver novos adsorventes, principalmente para o tratamento de águas, que apresentem um melhor custo-benefício econômico e ambiental, e com facilidade para separação do adsorvente das soluções. Uma das soluções encontradas é o emprego de materiais biológicos e naturais, incorporando partículas de Fe3O4 em celulose, por exemplo, pois esta é abundante em grupos funcionais e possui elevada área superficial e juntamente com as partículas de ferro acaba adotando caráter magnético. Com isso, torna-se menos trabalhoso o processo de separação de soluções com adsorventes simplesmente com o auxílio de um campo magnético para reter as amostras e recuperando o que for de interesse (ZHANG et al. 2019). A leucemia promielocítica aguda (LPA), subtipo de leucemia mieloide, é caracterizada pela translocação dos cromossomos 15 e 17, determinada por translocação t(15;17), formando um gene anormal chamado de receptor específico de LPA receptor ácido α (PML-RARα ou RARA). Em um primeiro momento foi descrita como uma doença fatal com expectativa de vida inferior a uma semana, porém os prognósticos atuais elevam essa taxa para 10 anos e, com isso, diversos grupos de pesquisa vêm investigando tratamentos com combinações de medicações para a cura da doença. (ROSA et al., 2019). Por ser um material inovador e recente com potencial amplo para diversas áreas, a celulose decorada com partículas de ferro traz a necessidade de estudos para avaliação da sua toxicidade juntamente com possíveis impactos para a saúde humana para que seja aprovada no ponto de vista toxicológico. Para isso, estudos devem comprovar que ela não irá afetar funções celulares e muito menos ser causar sua morte (MOREIRA et al., 2018). Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito citotóxico da celulose microcristalina e da celulose microcristalina magnética frente as células de linhagem NB4 de leucemia promielocítica.

Material e métodos

A linhagem NB4 de leucemia promielocítica aguda (LPA) foi adquirida do Banco de Células do Rio de Janeiro (BCRJ). Elas foram cultivadas em garrafas de poliestireno 25cm² (Corning) contendo meio RPMI 1640 (Gibco), suplementado com 10% de soro fetal bovino (SBF)(Gibco), 1% de antibióticos penicilina/estreptomicina (Sigma-Aldrich). Os ensaios de citotoxicidade foram o 3-4,5 dimethylthiazol-2, 5 diphenyl tetrazolium bromide (MTT) (Sigma-Aldrich) de acordo com Mosmann (1983). O princípio deste teste é a absorção do sal por células vivas, e sua transformação em um cristal de cor violácea que é proporcional ao número de células presentes, sendo assim uma técnica muito utilizada e bastante rápida.

Resultado e discussão

Os resultados demonstram uma dose dependência em 24 horas de incubação em relação ao controle (meio de cultura + células). Apenas as menores concentrações da celulose microcristalina magnética e a celulose microcristalina não apresentaram diminuição na viabilidade das células. Entretanto, após 72 horas de contato dos tratamentos com a linhagem NB4, todas as concentrações se mostraram mais eficazes, com um grau maior de células mortas em relação ao menor tempo (24 horas) de contato com as células leucêmicas.

Estrutura da celulose


Resultados a partir do ensaio colorimétrico MTT em diferentes períodos de incubação dos tratamentos.

Conclusões

Diante dos resultados apresentados, pode-se concluir que a celulose microcristalina magnética mostrou uma maior efetividade na morte das células LPA em 72 horas sugerindo que o tempo de incubação é um fator preponderante para aumentar a eficácia de morte celular em relação a linhagem escolhida. Estes resultados estimulam o desenvolvimento de ensaios complementares para melhor compreender o comportamento das LPAs em presença da celulose microcristalina magnética.

Agradecimentos

Referências

BENITO-GONZÁLEZ, I.; LÓPEZ-RUBIO, A.; MARTÍNEZ-SANZ, M. High-performance starch biocomposites with cellulose fros waste biomass: film properties and retrogradation behavior. Carbohydrate Polymers, v. 216, p. 180-188, 2019.

CALIARI, I. et al. Estimation of celulose crystallinity of sugarcane biomass using near infrared spectroscopy and multivariate analysis mathods. Carbohydrate Polymers, v. 158, p. 20-28, 2017.

GABR, M. H. et al. Thermal and mechanical properties of electrospun nano-celullose reinforced epoxy nanocomposites. Polymer Testing, v. 37, p. 51-58, 2014.

GUTIÉRREZ-ROJAS, I.; MORENO-SARMIENTO, N.; MONTOYA, D. Mechanisms and regulation of enzymatic hydrolysis of cellulose in filamentous fungi: classical cases and new models. Revista Iberoamericana de Micologia, v. 32, n. 1, p. 1-12, 2015.

JIA, X. et al. Rheological properties of an amorphous cellulose suspension. Food Hydrocolloids, v. 39, p. 27-33, 2014.

KLEMM, D. et al. Cellulose: fascinating biopolymer ans sustainable raw material. Angewandte Chemie – International Edition, v. 44, n. 22, p. 3358-3393, 2005.

LAVORATTI, A.; SCIENZA, L.; ZATTERA, A. Dynamic-mechanical and thermomechanical properties of cellulose nanofiber/polyester resin composites. Carbohydrate Polymers, v. 136, p. 955-963, 2015.

MOSMANN, T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. Jourmaç pf Immunological Methods, v. 65, n. 1-2, p. 55-63, 1983.

MOREIRA, A. C. O. et al. Obtenção e toxicidade dos nanotubos de carbono: uma avaliação para possíveis aplicações. XXII Simpósio de Ensino, Pesquisa e Extensão – SEPE, 2018, Santa Maria. Universidade Franciscana, 2018.

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ROSA et al. In vitro stability of arsenic trioxide-liposome encapsulates for acute promyelocytic leukemia treatment. Leukemia Research, v. 76, p. 11-14, 2019.

ZHANG et al. A novel adsorbent of core-shell construction of chitosan-cellulose magnetic carbon foam: synthesis, characterization and application to remove copper in wastewater. Chemical Physics Letters, v. 731, n.6, p. 136573, 2019.