Nanopartículas de óxidos de ferro e nióbio com diferentes recobrimentos: síntese, caracterização e avaliação do potencial biológico / Iron oxide nanoparticles with different coatings and niobium oxide nanoparticles: synthesis, characterization and assessment of biological potential

Nanopartículas (NPs) tem ganhado notoriedade crescente em aplicações biomédicas. Podendo ser constituídas de diversos materiais, NPs tem sido empregadas como agentes de contraste, na liberação direcionada e controlada de fármacos, em terapia para tratamento de câncer, em catálise heterogênea, entre outras aplicações. As nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (MNP) destacam-se pela multiplicidade de aplicações, apesar de serem pouco caracterizadas quanto à toxicidade celular. Outras nanopartículas com excelente potencial são as constituídas de óxido de nióbio (NbONPs), as quais merecem atenção especial, pois o Brasil é detentor de 98% das reservas comercialmente viáveis deste elemento. Neste trabalho NPs destes dois metais de transição (ferro e nióbio) foram sintetizadas, almejando entender suas interações com materiais, biomoléculas e meios biológicos. Diversas metodologias foram desenvolvidas e testadas com intuito de otimizar a morfologia e o rendimento da preparação, resultando na escolha de decomposição térmica para MNP e, para NbONPs, escolheu-se a impregnação do óxido de nióbio sobre uma matriz de MNPs recobertas com sílica. No caso das MNPs, procedeu-se ao recobrimento das mesmas com lipídeos zwitteriônicos (Dioleilfosfatidilcolina (DOPC)) e carregados positivamente (Brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB)). Foram inicialmente caracterizadas as suas propriedades em diversos ambientes biológicos para posteriormente realizarmos ensaios de citoxicidade em queratinócitos humanos (HaCaT). Avaliamos também a degradação das NPs em diferentes pH, bem como, a interação das mesmas com membranas miméticas de vesículas gigantes unilamelares (GUVs - Giant Unilamellar Vesicles), com visualização microscópica. As MNPs recobertas com DODAB mostraram-se mais tóxicas para os queratinócitos em cultura e também causaram lise das GUVs. No caso das NbONPs, avaliou-se a acidez proveniente do Nb2O5 e o seu potencial em catálise heterogênea, bem como a avaliação da citotoxicidade em HaCaT revelou um potencial uso biomédico

Nanoparticles (NPs) have received increasing attention in biomedical applications. NPs can be constituted by different materials and have been used as contrast agents, in drug delivery, in cancer therapy, in heterogeneous catalysis, among other applications. Magnetic iron oxide nanoparticles (MNP) are notable for their multiplicity of applications, although they are poorly characterized for cellular toxicity. Other nanoparticles with excellent potential are made of niobium oxide (NbONPs), which deserve special attention, since Brazil holds 98% of the commercially viable reserves of this element. In this Thesis, NPs of these two transition metals (iron and niobium) were synthesized, aiming to understand their interactions with materials, biomolecules and media biological. Several methodologies were developed and tested to optimize the morphology and yield of the preparation, resulting in the choice of thermal decomposition for MNPs and, for NbONPs, the impregnation of niobium oxide on a matrix of silica-coated MNPs. In the case of MNPs, they were also coated with lipid zwitterionics (Dioleoyl phosphocholine (DOPC)) and positively charged (Dimethyldioctadecylammonium bromide (DODAB)) lipids. Its properties were initially characterized in several biological environments for later cytotoxicity assays in human keratinocytes (HaCaT). It evaluated the degradation of the NPs in different pH, as well as their interaction with giant unilamellar vesicle (GUVs) mimetic membranes, with microscopic visualization. MNPs coated with DODAB were more toxic to keratinocytes in culture and caused lysis of GUVs. In the case of NbONPs, acidity from Nb2O5 was evaluated in heterogeneous catalysis, as well as the evaluation of HaCaT cytotoxicity revealed a potential biomedical use

Evaluation of pulmonary function and respiratory symptoms in pyrochlore mine workers / Avaliação da função pulmonar e sintomas respiratórios em trabalhadores da mineração de pirocloro

ABSTRACT Objective: To identify respiratory symptoms and evaluate lung function in mine workers. Methods: This was a cross-sectional observational study involving production sector workers of a pyrochlore mining company. The subjects completed the British Medical Research Council questionnaire, which is designed to evaluate respiratory symptoms, occupational exposure factors, and smoking status. In addition, they underwent pulmonary function tests with a portable spirometer. Results: The study involved 147 workers (all male). The mean age was 41.37 ± 8.71 years, and the mean duration of occupational exposure was 12.26 ± 7.09 years. We found that 33 (22.44%) of the workers had respiratory symptoms and that 26 (17.69%) showed abnormalities in the spirometry results. However, we found that the spirometry results did not correlate significantly with the presence of respiratory symptoms or with the duration of occupational exposure. Conclusions: The frequencies of respiratory symptoms and spirometric changes were low when compared with those reported in other studies involving occupational exposure to dust. No significant associations were observed between respiratory symptoms and spirometry results.

RESUMO Objetivo: Determinar a presença de sintomas respiratórios e avaliar a função pulmonar de trabalhadores da mineração. Métodos: Estudo observacional de caráter transversal realizado com trabalhadores do setor de produção de uma mineradora de pirocloro. Para avaliar os sintomas respiratórios, fatores de exposição ocupacional e tabagismo, foi aplicado o questionário de sintomas respiratórios British Medical Research Council, e a função pulmonar foi avaliada utilizando-se um espirômetro portátil. Resultados: Participaram do estudo 147 trabalhadores, todos do sexo masculino, com média de idade de 41,37 ± 8,71 anos e com tempo de exposição ocupacional de 12,26 ± 7,09 anos. Foi observado que 33 (22,44%) dos trabalhadores apresentaram sintomas respiratórios e que 26 (17,69%) dos trabalhadores apresentaram alguma alteração nos resultados espirométricos. Entretanto, os resultados espirométricos não se correlacionaram significativamente com sintomas respiratórios e tempo de exposição. Conclusões: As frequências de sintomas respiratórios e de alterações espirométricas apresentaram-se baixas quando comparadas às de estudos que envolviam exposição à poeira ocupacional. Não foram observadas associações significativas dos sintomas respiratórios com os valores espirométricos.

Estudo das células primárias dentais, viabilidade celular e bioatividade de materiais á base de silicato de cálcio / Cell viability and bioactivity of Portland cement-based materials in human dental follicle and pulp stem cells, fibroblasts and osteoblasts

Os objetivos deste estudo foram o isolamento e diferenciação de células da polpa (hDPCs) e do folículo (hDFCs) dentário de terceiros molares humanos e utilização para avaliação da citotoxicidade e bioatividade de novos cimentos endodônticos. (Capítulo 1) - Após a obtenção das culturas primárias foram realizados os ensaios vermelho de Alizarina, atividade da enzima fosfatase alcalina (ALP). A expressão gênica de proteína morfogenética óssea (bmp7), sialofosfoproteína dentinária (dspp) e alp foi avaliada. Os ensaios de bioatividade demonstraram maior atividade para hDPCs, além de maior expressão de dspp e alp; a expressão de bmp7 foi semelhante nas duas linhagens. Conclui-se que hDPCs demonstram maior capacidade de diferenciação em células com potencial de mineralização, quando comparadas com hDFCs. (Capítulo 2) – Foram utilizadas linhagens primárias (hDPCs e hDFCs), em comparação com linhagens imortalizadas (células osteoblásticas humanas Saos-2, e do ligamento periodontal de ratos mPDL) para análise dos materiais: 1) Cimento Portland branco (CP); 2) MTA; 3) CP/ óxido de nióbio microparticulado (Nb2O5?); 4) CP/ óxido de nióbio nanoparticulado (Nb2O5n). A citotoxicidade foi avaliada pelos ensaios MTT e Azul de Trypan e a bioatividade pela atividade da ALP. Viabilidade celular foi observada em todas as linhagens; e a atividade de ALP apresentou maior resposta na linhagem Saos-2. Conclui-se que as diferentes linhagens celulares são similares para avaliação da citotoxicidade; entretanto, para avaliação da bioatividade o uso de uma linhagem celular osteoblástica é mais indicado. Além disso, observa-se que materiais à base de Nb2O5? e Nb2O5n mostram potencial como radiopacificador alternativo no MTA

The aims of this study were to isolate and differentiate pulp (hDPCs) and follicle (hDFCs) cells obtained from human third molars and to use them in cytotoxicity and bioactivity assays of new dental materials. (Chapter 1) - After obtaining the stem cultures, Alizarin Red, alkaline phosphatase (ALP) activity and gene expression by Real Time PCR of bone morphogenetic protein (BMP7), dentin sialophosphoprotein (DSPP) and ALP were performed. The bioactivity asssays showed greater activity for hDPCs, and increased expression of dspp and alp; the expression of bmp7 was similar in both cell lines. We conclude that hDPCs demonstrate greater ability to differentiate into cells with mineralization potential when compared with hDFCs. (Chapter 2) - stem lineages (hDPCs and hDFCs) were used, compared to immortalized lineages (human osteoblastic cells Saos-2, and periodontal ligament of mice cells mPDL) for analysis of the following materials: 1) white Portland cement (PC); 2) MTA; 3) C/ microparticulated of niobium oxide (Nb2O5µ); 4) CP/nanoparticulated niobium oxide (Nb2O5n). Cytotoxicity was performed by MTT and Trypan Blue assays and bioactivity by ALP activity assay. Cell viability was observed in all cell lines, and ALP activity showed greater response in Saos-2. We conclude that the different cell lines are similar in cytotoxicity, however, to evaluate the bioactivity, using an osteoblastic cell line is more appropriate. Moreover, it is observed that materials based on Nb2O5µ and Nb2O5n show potential for alternative use to MTA

Biocompatibilidade in vitro em amostras porosas de titânio-35nióbio submetidas a tratamento biomimético / In vitro biocompatibility of dense and porous titanium-35 niobium specimens submitted to biomimetic treatment

Titânio (Ti) é um dos melhores biomateriais para a confecção de implantes cirúrgicos, porém, estudos com novas ligas de Ti e variações da topografia visam otimizar os resultados da osseointegração. O objetivo deste estudo in vitro foi avaliar a biocompatibilidade de amostras densas e porosas da liga titânio-35nióbio submetidas ou não ao tratamento biomimético, comparadas a amostras de Ti puro grau 2. As amostras foram divididas em 6 grupos (G): a) G1- Ti denso; b) G2 - Ti poroso; c) G3 – Ti poroso tratado; d) G4 - Ti-35Nb denso; e) G5 - Ti-35Nb poroso; f) G6 - Ti-35Nb poroso tratado. Células osteogênicas obtidas da calvária de ratos recém nascidos foram plaqueadas sobre as amostras e a adesão celular foi avaliada após 4 e 24 horas, enquanto a proliferação celular foi avaliada em 1, 3, 7 e 10 dias. A viabilidade foi avaliada em 1, 3, 7 e 10 dias. Para os demais testes as células foram cultivadas por 7, 10 e 14 dias. Após 14 dias, as culturas foram coradas com vermelho de Alizarina S para detecção dos nódulos de mineralização. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia por dispersão de energia (EDS), difração de raio X (DRX), análise metalográfica e de rugosidade. Os dados da análise metalográfica foram submetidos ao teste de Kruskal Wallis e os dados das análises celulares foram comparados pelos testes Kruskal Wallis, Mann-Whitney e T-Student, (p<0,05). O EDS demonstrou a presença de íons sódio, fósforo, magnésio e cálcio nas amostras tratadas de ambos os grupos. O DRX demonstrou a presença dos metais titânio e nióbio na liga teste. A análise metalográfica demonstrou que as amostras porosas apresentavam poros interligados, com morfologia variada e a análise pelo rugosímetro demonstrou maior rugosidade das amostras densas 17 da liga. Os testes in vitro mostraram que a liga Ti-35Nb apresenta biocompatibilidade semelhante ao Ti puro grau 2. A porosidade não interferiu nessa propriedade e, em algumas situações...

Titanium (Ti) is one of the best biomaterials for surgical implants fabrication. Studies with new titanium alloys and varied surface topographies seek for improved osseointegration results. The aim of the present in vitro study was to evaluate dense and porous titanium-35 niobium alloys, submitted or not to biomimetic treatment in comparison to degree 2 pure titanium specimens. Specimens were divided into 6 groups (G): a) G1 – dense Ti; b) G2 – porous Ti; c) G3– treated porous Ti; d) G4 – dense Ti-35Nb; e) G5 – porous Ti-35Nb and f) G6 – treated porous Ti-35Nb. Osteogenic cells from newborn rats calvarium were plated over the samples and cell adhesion assessed after 4 and 24 hours. Cell proliferation and viability were assessed at 1, 3, 7 and 10 days. Cells were cultured for 7, 10 and 14 days for further testings. Cell cultures were stained with Alizarin Red S after 14 days for mineralization nodules detection. Specimens were characterized by means of Energy Dispersion Spectrophotometry(EDS), X-Ray Diffraction (XRD), metallographic and profilometer analyses. Metallographic data were submitted to Kruskal Wallis, while cell analyses were assessed with Kruskal Wallis, Mann-Whitney and T-Student tests (P<0.05). EDS results detected the presence of sodium, phosphor, magnesium and calcium ions in treated specimens from both groups. XRD showed the presence of titanium and niobium for the test alloy. Metallographic analysis revealed interconnected pores and varied morphology within the porous specimens. Greater rugosity was detected by the profilometer analysis within the dense alloy specimens. In vitro tests revealed similar biocompatibility of Ti-35Nb and degree 2 pure Ti. Porosity did not interfere, but in some 19 scenarios improved alloy biocompatibility.Titanium (Ti) is one of the best biomaterials for surgical implants fabrication. Studies with new titanium alloys and varied surface topographies seek for improved osseointegration results...