Desenvolvimento de células epiteliais brônquicas microfluídicas, e sem soro, em um chip para facilitar teste de nanoplásticos in vitro mais realista.

Desenvolvimento de células epiteliais brônquicas microfluídicas, e sem soro, em um chip para facilitar teste de nanoplásticos in vitro mais realista.

O estudo da nanotoxicologia enfrenta obstáculos referentes ao modelo convencional de ensaios, tornando necessário o desenvolvimento de sistemas relevantes e robustos. Os sistemas de cultura celular microfluídica surgem como uma alternativa promissora, uma vez que é capaz de simular o funcionamento do órgão alvo. Sendo assim, apresenta potencial para substituir ou pelo menos reduzir a utilização de experiências em animais. Plásticos são produtos muito usados em todo o mundo e, em sua maioria, não são do tipo biodegradáveis, resultando em acúmulo de detritos plásticos no ambiente. No entanto, poucos estudos analisam os potenciais efeitos desses plásticos (em suas formas micro e nanoplásticos) na saúde humana.

A maioria dos estudos já disponíveis estuda apenas a toxicologia de nanoplásticos de poliestireno (PS), como partícula modelo, em altas concentrações ou a longo prazo de exposição. Muito disso se deve pelo tipo de sistema e cultivo celular para os ensaios. Modelos convencionais de cultura de células não conseguem refazer o ambiente dinâmico de um sistema vivo e, portanto, divergências de resultados sugerem que há diferenças importantes entre cultivo de células em condições estáticas e dinâmicas, a depender do tipo de célula cultivada e do tipo de nanoplástico testado. Estudos demonstram que a toxicidade dos nanoplásticos de baixa densidade pode ser negligenciada ao usar modelos convencionais de cultura, devido a flutuabilidade de suas partículas, mas também foi demonstrado que nem todas as células podem ser mantidas em forma de cultura invertida. Dessa forma, um modelo de fluxo dinâmico é aplicado usando sistema microfluidico que é mais relevante para os nanoplásticos de baixa densidade.

O estudo traz o desenvolvimento de um modelo in vitro mais relevante, com base na cultura de célula pulmonar em sistema de microfluido em um chip, livre de soro fetal bovino (animal free), para testar a densidade de nanopartículas de dióxido de silício e poliestireno, comparado à cultura celular estática. Ao final, avaliaram seus efeitos através de citometria de fluxo e microscopia confocal. Os achados demonstraram que as nanopartículas de poliestireno foram mais absorvidas sob condições de exposição dinâmica, enquanto que a absorção de dióxido de silício foi semelhante em condições estáticas e dinâmicas, quando testados por 2h a uma concentração de 10 µg/mL. O fato das células serem cultivadas sem a presença de soro fetal bovino não interferiu nos achados, uma vez que a formação de bio corona proteica, derivada do secretoma celular, não foi impedida.

Dessa forma, os autores concluem que as diferenças nas absorções dos dois tipos de nanoplásticos está mais relacionada ao fluxo e tensão de cisalhamento e não à formação de corona, e que métodos padrão in vitro (estáticos) podem não ser adequados para estudos de partículas de baixa densidade (flutuantes) e podem, de fato, subestimar a absorção/impacto celular de tais partículas.

Autoras: Amanda dos Santos Lima, Elisa Liz Belli Cassa Domingues e Maria Gabriela Maziero Capello

Revisão e responsável da disciplina: Graziela Domingues de Almeida Lima

Coordenação do projeto de extensão: Juciano Gasparotto

Referências

Gupta G, Vallabani S, Bordes R, Bhattacharya K, Fadeel B. Development of Microfluidic, Serum-Free Bronchial Epithelial Cells-on-a-Chip to Facilitate a More Realistic In vitro Testing of Nanoplastics. Front Toxicol. 2021 Oct 6;3:735331. doi: 10.3389/ftox.2021.735331. PMID: 35295110; PMCID: PMC8915849.