Um multicomparativo

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9306 (2023) Citar este artigo

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Aqui, uma avaliação comparativa da toxicidade de pontos de carbono precursores de resíduos de café (cofCDs) obtidos usando princípios de química verde e nanohíbridos dopados com Gd (cofNHs) foi realizada usando ensaios hematológicos, bioquímicos e histopatológicos in vivo (camundongos CD1, administração intraperitoneal, 14 dias) , e abordagem neuroquímica in vitro (terminais nervosos do córtex de rato, sinaptossomas). Os dados bioquímicos séricos revelaram alterações semelhantes nos grupos tratados com cofCDs e cofNHs, ou seja, sem alterações nas atividades das enzimas hepáticas e creatinina, mas diminuição dos valores de ureia e proteína total. Os dados hematológicos demonstraram aumento de linfócitos e concomitante diminuição de granulócitos em ambos os grupos, o que poderia evidenciar processos inflamatórios no organismo e foi confirmado pela histopatologia hepática; diminuição dos parâmetros associados aos glóbulos vermelhos e contagem de plaquetas e aumento do volume médio de plaquetas, o que pode indicar preocupações com a maturação das plaquetas e foi confirmado pela histopatologia do baço. Assim, foi demonstrada a segurança relativa de cofCDs e cofNHs para rim, fígado e baço, enquanto havia preocupações com a maturação plaquetária e eritropoiese. No estudo de neurotoxicidade aguda, cofCDs e cofNHs (0,01 mg/ml) não afetaram o nível extracelular de L-[14C]glutamato e [3H]GABA em preparações nervosas terminais. Portanto, os cofNHs demonstraram alterações mínimas na bioquímica sérica e nos ensaios hematológicos, não apresentaram sinais de neurotoxicidade aguda e podem ser considerados como um agente terapêutico não tóxico biocompatível em perspectiva.

A combinação da modalidade de imagem dentro da entidade terapêutica é uma abordagem promissora para superar as limitações dos tratamentos convencionais, o que, por sua vez, melhora a eficácia terapêutica. Nesse contexto, os nanomateriais híbridos, nanohíbridos (NHs), têm despertado particular interesse na biomedicina, devido às suas propriedades físicas e químicas distintas1. A ressonância magnética, MRI, é uma das técnicas de diagnóstico por bioimagem mais prevalentes. Entre os lantanídeos, o melhor agente de contraste para diagnósticos de ressonância magnética2 é o gadolínio (Gd), devido ao seu alto momento magnético e ao maior tempo de relaxamento do spin do elétron3, proporcionando assim a imagem de ressonância magnética com melhor contraste. A incorporação de Gd às nanoestruturas, por um lado, pode mitigar sua toxicidade no organismo e, por outro lado, permite usar um fenômeno de acúmulo de nanopartículas no tumor. Para superar a toxicidade, o Gd é geralmente incorporado dentro das nanovesículas (por exemplo, lipossomas e micelas), nanopartículas metálicas e nanomateriais de carbono, etc.4,5,6,7,8,9.

Dentre os nanomateriais de carbono, os carbon dots (CDs) compreendem uma classe de nanomateriais de grande diversidade que desperta especial interesse devido ao seu baixo custo, métodos de produção simples, baixo impacto ambiental e potencial de aplicação multidisciplinar10,11. Uma grande vantagem da produção de CD é a perspectiva de usar uma variedade de precursores e métodos12 e, além disso, os CDs podem ser obtidos de acordo com os princípios da química verde. As abordagens metodológicas de sua síntese incluem pirólise assistida por micro-ondas, hidrotérmica eletroquímica, métodos solvotérmicos, etc.13. Além disso, de acordo com os princípios da química verde, os resíduos biológicos são amplamente utilizados para produzir CDs, em particular palha de trigo14, resíduo de arroz15, sementes de feno-grego16, cascas de frutas e vegetais17,18,19,20, melaço de cana21, resíduos de café22,23,24, 25,26, etc. Os CDs possuem uma composição defeituosa de sítios aromáticos e alifáticos coexistentes, cujos constituintes elementares são grafeno, óxido de grafeno e diamante, cujas proporções e variações, bem como a variedade dos grupos em sua superfície, dependem do original materiais e as condições de sua síntese.

CDs apresentaram diferentes biotoxicidades dependendo de seus precursores e métodos de produção. Em nosso estudo anterior, as propriedades neuroativas de CDs obtidas a partir de β-alanina por aquecimento por micro-ondas foram demonstradas. Essas nanopartículas (em altas concentrações) afetaram características-chave da neurotransmissão inibitória e excitatória, ou seja, glutamato e ácido g-aminobutírico (GABA)-érgico, em terminais nervosos isolados do cérebro de ratos27. Deve-se sublinhar que o glutamato e o GABA são neurotransmissores excitatórios e inibitórios cruciais, respectivamente, no sistema nervoso central, cujo transporte e homeostase prejudicados contribuem para a disfunção neuronal e patogênese de distúrbios neurológicos importantes. Em outro estudo, foi revelado que as CDs contendo enxofre sintetizadas a partir da tioureia apresentam efeitos um terço menores no transporte de glutamato e GABA nos terminais nervosos em comparação com as isentas de enxofre28.