Renal histological alterations induced by acute exposure of titanium dioxide nanoparticles / Alteraciones histológicas renales inducidas por la exposición aguda de nanopartículas de dióxido de titanio

SUMMARY: Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) are widely used in many commercial products, nanomedicine, agriculture, personal care products, different industries and pharmaceutical preparations with potential risk in human health and the environment. The current work was conducted to investigate the renal damage that might be induced by the acute toxicity TiO2 NPs. A total of 40 healthy male adult Wistar albino rats (Rattus norvegicus) were exposed to TiO2 NPs (126, 252, 378 mg/kg bw) for 24 and 48 h. Fresh portions of the kidneys from each rat were processed for histological and histochemical alterations. In comparison with respective control rats, exposure to TiO2 NPs has marked the following glomerular, tubular and interstitial alterations including the followings: glomerular congestion, Bowman's capsule swelling and dilatation, inflamed glomeruli, renal tubules cloudy swelling, karyorrhexis, karyolysis, infiltration of inflammatory cells, congestion, necrosis, hydropic degeneration, dilatation and congestion of blood vessels, hyaline droplets and hyaline casts precipitation, interstitial edema and fibrosis. From the findings of the current work one may conclude that TiO2 NPs are capable of inducing kidney damage with more insulation in the cortex and the proximal convoluted tubules than the medulla and the distal ones respectively. In addition, it might be concluded that renal damage induced by these nanomaterials is dose and duration of exposure dependent. Further hematological, biochemical, immunohistochemical, and ultra-structural studies are recommended.

RESUMEN: Las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2 NP) se usan ampliamente en muchos productos comerciales, nanomedicina, agricultura, productos para el cuidado personal, diferentes industrias y preparaciones farmacéuticas con riesgo potencial para la salud humana y el medio ambiente. El trabajo actual se realizó para investigar el daño renal que podría ser inducido por la toxicidad aguda NP de TiO2. Un total de 40 ratas Wistar albinas adultas sanas (Rattus norvegicus) fueron expuestas a TiO2 NP (126, 252, 378 mg / kg de peso corporal) durante 24 y 48 h. Las muestras de los riñones de las ratas se procesaron para estudios histológicos e histoquímicos. En comparación con las ratas control, la exposición de las ratas a TiO2 NP presentaron las siguientes alteraciones glomerulares, tubulares e intersticiales: congestión glomerular, dilatación de la cápsula de Bowman, inflamación glomerular, túbulos renales aumentados, cariorrexis, cariólisis, infiltración de células inflamatorias, congestión, necrosis, degeneración hidrópica, dilatación y congestión de vasos sanguíneos, gotas y precipitaciones hialina, edema intersticial y fibrosis. A partir de los hallazgos del trabajo actual, se puede concluir que las NP de TiO 2 son capaces de inducir daño renal con más aislamiento en la corteza y en los túbulos contorneados proximales que en la médula y los túbulos contorneados distales, respectivamente. Además, se podría concluir que el daño renal inducido por estos nanomateriales depende de la dosis y la duración de la exposición. Se recomiendan estudios adicionales hematológicos, bioquímicos, inmunohistoquímicos y ultraestructurales.

Ultrastructural analyses of platelets and fibrin networks in BALB/c mice after inhalation of spherical and rod-shaped titanium nanoparticles / Análisis ultraestructural de plaquetas y redes de fibrina en ratones BALB/c después de la inhalación de nanopartículas de titanio con forma esférica y de barra

Engineered nanoparticles are designed to perform specific functions and therefore have specific properties that could potentially be harmful. Nanoparticles such as titanium dioxide have the potential to become transparent and are therefore widely used in cosmetic products and sunscreen. Research on the toxicity of nanoparticles is of utmost importance and numerous in vitro studies have shown that some of these particles could have adverse health effects. The current study aimed to investigate the in vivo effects of two different titanium nanoparticles at two different concentrations after inhalation by experimental BALB/c mice. This was done to determine whether these particles will cause an inflammatory reaction, visible as alterations in platelet and fibrin ultrastructure. Mice were divided into five experimental groups comprising of a control group, high and low concentration groups exposed to the spherical-shaped particles, as well as high and low concentration groups exposed to the rod-shaped particles. The ultrastructure of the fibrin networks and platelet aggregates of these experimental groups were investigated and compared to that of controls. Results indicated that the fibrin networks of the exposed animals have a net-like covering over the major fibres, typical to that found in animals with inflammation. It can therefore be concluded that the nanoparticles used in this study may have the potential to cause an inflammatory reaction, affecting the haemostatic physiology.

Las nanopartículas han sido diseñadas para realizar funciones específicas, y por lo tanto, tienen propiedades específicas que podrían ser perjudiciales. Las nanopartículas, como el dióxido de titanio tienen el potencial de llegar a ser transparentes, pudiendo ser ampliamente utilizadas en productos cosméticos y protectores solares. La investigación sobre la toxicidad de las nanopartículas es de suma importancia y numerosos estudios in vitro han demostrado que algunas de estas partículas, podrían tener efectos adversos para la salud. El presente estudio tuvo como objetivo investigar los efectos in vivo de dos nanopartículas de titanio diferentes en dos concentraciones después de la inhalación experimental de ratones BALB/c. Esto se realizó para determinar si las partículas provocan una reacción inflamatoria, visible como alteraciones en la ultraestructura de plaquetas y fibrina. Los ratones se dividieron en cinco grupos experimentales, que comprende un grupo control y grupos expuestos a nanopartículas de forma esférica de alta y baja concentración, así como grupos expuestos a nanopartículas en forma de barra de alta y baja concentración. Fueron investigadas la ultraestructura de las redes de fibrina y agregados plaquetarios de estos grupos experimentales y se comparó con la de los controles. Los resultados indicaron que en los animales expuestos se observó una red de fibrina que recubría las fibras más grandes, típicas de las que se encuentran en los animales con inflamación. Por lo tanto, puede concluirse que las nanopartículas utilizadas en este estudio pueden tener el potencial de causar una reacción inflamatoria, afectando a la fisiología hemostática.

Citotoxicity of orthodontic mini-implants / Citotoxidade de mini-implantes ortodônticos

OBJECTIVE: Based in the premise that Ti-6Al-4V orthodontic mini-implants can release metal ions into the body fluids, this research is aimed assess the cytotoxic effect of orthodontic mini-implant on L929 fibroblast cells. MATERIAL AND METHODS: Eighteen orthodontic mini-implants made of Ti-6Al-4V alloy were divided into 6 groups: 1 (golden colour, SIN), 2 (silver colour, SIN), 3 (Neodent™), 4 (INP™), 5 (Mondeal™), and 6 (Titanium Fix™). The mini-implants were immersed into Eagle’s minimum essential medium for 24 hours, where supernatant removal and contact with L929 fibroblasts were performed. Cytotoxicity was evaluated in four different periods of time: 24, 48, 72, and 168 hours. After being in contact with the mini-implants immersed, the cells were incubated for further 24 hours and then 100 ml of 0.01% neutral-red staining solution were added. After this period of time, they were fixed and a spectrophotometer was used for counting the viable cells. RESULTS: After the 24 hours period, statistical differences were found by comparing groups 1 and 2 to groups 3,4,5, and C+ (p < 0.05). After the 48 hours period, groups 1 and 2 were shown to be statistically different in relation to groups 3, 4, and C+. After the 72 hours period, statistical differences were found only in group 1 compared to groups 4, 5, 6, CC, and C+ (p < 0.05). After 7 days, no statistical differences were found between the mini-implants. CONCLUSION: Although mini-implants are made of the same alloy, there are differences in their cytotoxicity because of the different concentrations of chemical elements used for manufacturing them.

OBJETIVO: Baseando-se na premissa de que mini-implantes ortodônticos podem liberar íons metálicos nos fluidos corporais, pesquisou-se o efeito citotóxico de mini-implantes ortodônticos em fibroblastos L929. MATERIAL E MÉTODO: Dezoito mini-implantes ortodônticos confeccionados em liga Ti-6Al-4V foram divididos em seis grupos: 1 (dourados, SIN), 2 (prateados SIN), 3 (Neodent), 4 (INP), 5 (Mondeal) e 6 (Titanium Fix). Os mini-implantes foram imersos em meio mínimo essencial Eagle por 24 horas, onde efetuou-se remoção do supernadante e contato com fibroblastos L929. A citotoxicidade foi avaliada em 4 diferentes tempos: 24, 48, 72 e 168 horas. Após contato com os mini-implantes imersos, as células foram incubadas por mais 24 horas; então, 100 ml de solução corante neutra-vermelha foram adicionados. Após, foram fixadas e um espectrofotômetro foi usado para contar as células viáveis. RESULTADOS: Após o período de 23 horas, compararam-se os grupos 1 e 2 aos grupos 3, 4, 5 e C+. Após 72 horas, diferenças estatísticas foram encontradas somente no grupo 1, comparado aos grupos 4, 5, 6, CC e C+ (p < 0,05). Após 7 dias, não foram encontradas diferenças estatisticamente significantes entre os diversos mini-implantes.

Effect of temperature variation on the cytotoxicity of cast dental alloys and commercially pure titanium

Cell culture system has been used to evaluate alloy cytotoxicity under different environments, testing the extracts, but the effect of temperature variation on the cytotoxicity of dental alloys has not been analyzed. OBJECTIVE: The aim of the present study was to investigate if temperature variation could affect dental alloy cytotoxicity, testing alloy extracts in an epithelial cell culture system. MATERIAL AND METHODS: Discs of Ni-Cr, Co-Cr-Mo, Ni-Cr-Ti, Ti-6Al-4V and commercially pure titanium (cp Ti) were cast by arc melting, under argon atmosphere, injected by vacuum-pressure. Discs were immersed in artificial saliva and subjected to different temperatures: 37ºC and thermocycling (37ºC/5ºC/37ºC/55ºC/37ºC). After thermocycling, extracts were put in a subconfluent culture during 6 h, and the number of cells and their viability were used to evaluate cytotoxicity in these temperatures. For each alloy, data from temperature conditions were compared by Student's t-test (α=0.05). RESULTS: The cytotoxicity tests with alloy/metal extracts showed that Ni-Cr, Co-Cr-Mo, Ti-6Al-4V and cp Ti extracts (p>0.05) did not affect cell number or cell viability, while Ni-Cr-Ti (p<0.05) extract decreased cell number and viability when the alloy was subjected to thermocycling. CONCLUSION: Within the limitations of the present study, the Ni-Cr-Ti alloy had cell number and viability decreased when subjected to temperature variation, while the other alloys/metal extracts did not show these results.

Remediação de solos contaminados com hexaclorociclohexano através da utilização do dióxido de titânio: estudo na cidade dos meninos / Remediation of a soil contaminated with hexaclorociclohexano was evaluated using of the dioxide of titanium: study in the Cidade dos Meninos

A remediação de solos contaminados com os isômeros a, b, g e d-hexaclorociclohexano (HCH) através da utilização da fotocatálise heterogênea foi avaliada neste estudo. Os experimentos para avaliação da aplicabilidade do catalisador TiO2 como agente para a degradação dos isômeros a, b, g e d-HCH no solo foram realizados em placas de Petri contendo 50,0 g de solo referência, proveniente da Floresta da Tijuca, contaminado artificialmente com 10 mg/Kg de cada isômero de HCH estudado. A eficiência da fotodegradação após 66 h de exposição à radiação aumentou com o aumento da concentração de TiO2 e com a adição de H2O a 10 por cento (m/m). Os experimentos para avaliação da fotocatálise na descontaminação de solo proveniente da Cidade dos Meninos foram realizados em placas de Petri contendo 50,0 g de solo da área (foco) da Cidade dos Meninos. Os resultados diferem dos obtidos com o solo referência, pois houve um decréscimo nas concentrações dos isômeros a e g-HCH, porém houve um acréscimo nas concentrações dos isômeros b e d-HCH de até quatro vezes a concentração inicial, seguida de uma diminuição nestas concentrações, o que indica a formação destes dois isômeros a partir dos demais e de outros compostos presentes no solo da Cidade dos Meninos. Devido ao fato do solo da Cidade dos Meninos estar contaminado com uma série de outros compostos, também foi avaliado o desempenho da fotocatálise frente aos compostos HCB, Heptacloro, Aldrin, Dieldrin, p,p’-DDE, pp’-DDD, p,p’-DDT e Mirex. As concentrações finais de HCB, Aldrin, Dieldrin, p,p’-DDE, pp’-DDD e p,p’-DDT sofrem redução em relação às concentrações iniciais. Os compostos Heptacloro e Mirex sofrem inicialmente aumento em suas concentrações e depois apresentam um decréscimo das mesmas, porém apresentando concentrações finais mais elevadas que suas concentrações iniciais. Possivelmente, caso a reação não fosse interrompida estes dois compostos continuariam a sofrer o processo de degradação e teriam suas concentrações fi...

Reaçöes aos metais utilizados em ortodontia / Hypersensibility to orthodontic metals appliance

Estudo clínico e experimental da incidência de hipersensibilidade a metais dos aparelhos ortodônticos e das consequências morfológicas da absorçäo do níquel. Realizaram-se testes de contato, antes e dois meses após a colocaçäo de aparelhos, em 38 pacientes, utilizando-se como antígenos o cloreto e cobalto, sulfato de cobre, bicromato de potássio, sulfato de ferro, cloreto de manganês, sal de molibdênio, sulfato de níquel e óxido de titânio. Concluiu-se que: manganês, cromo e níquel apresentaram positividade, estatisticamente significativa, com prevalência de 21,1 por cento para os dois últimos matais. Näo houve diferença estatisticamente significativa no resultado do teste de contato em relaçäo ao sexo e ao aparelho (antes ou depois). Avaliou-se, através de espectroscopia de absorçäo atômica, a quantidade de níquel na urina de 21 pacientes, nestes dois momentos, constatando-se aumento da mesma após a montagem do aparelho, näo havendo diferença estatística entre os sexos. A avaliaçäo experimental foi realizada em 26 camundongos (Swiss webster), divididos em dois grupos controle (C14 e C45) e dois grupos níquel (N14 e N15), que receberam aplicaçäo subcutânea de sulfato de níquel, sendo sacrificados após 15 e 46 dias. Constatou-se, no grupo experimental, aumento de peso total e de alguns órgäos, lesäo microscópica em órgäos hematopoiéticos, coraçäo, fígado e rins, mais evidente em N45. Nefrotoxicidade foi evidenciada por modificaçäo no padräo de ligaçäo às lectinas. No fígado, a análise estereológica demonstrou aumento do volume dos hepatócitos e de seus núcleos. Näo se dectou quantidades mensuráveis de níquel ao micrscópio eletrônico de varredura com raios X por energia dispersa (EDS)