Toxicological effects of carbon nanotubes in human respiratory cells

Os nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCs) são nanomateriais (NM) frequentemente utilizados como compósitos estruturais, em aplicações energéticas e em eletrónica. Com o objetivo de contribuir para a avaliação da sua segurança para o homem, foi investigada a toxicidade de vários NTC (NM-400, NM-401, NM-402 e NM-403) considerando a relação entre as suas propriedades físico-químicas e toxicológicas. Os efeitos citotóxicos foram analisados através do ensaio clonogénico e do índice replicativo, enquanto a genotoxicidade foi avaliada através dos ensaios do cometa e do micronúcleo, em duas linhas celulares do trato respiratório humano, as células A549 e Beas-2B. A exposição das células durante 48h revelou que apenas o NM-401 era citotóxico em ambos os tipos de células, mas, após uma exposição de 8 dias, todos os NTCs eram citotóxicos nas células A549. A análise de correlação sugeriu uma associação entre a dimensão dos NTCs no meio de cultura e a sua citotoxicidade. O ensaio do cometa não revelou indução de quebras na molécula de DNA. Contudo, os NM-401 e NM-402 induziram a formação de micronúcleos em A549, mas não em Beas-2B. Como estes são os NTCs mais longos, o comprimento parece ser um fator determinante para a genotoxicidade.Multi-walled carbon nanotubes (CNTs) are nanomaterials (NMs) frequently used in applications such as structural composites, energy applications and electronics. To contribute to the safety assessment of CNTs, this work investigated the toxicological effects of CNTs (NM-400, NM-401, NM-402 and NM-403), in relation to their physicochemical characteristics. The cytotoxic effects were analysed using the clonogenic assay and replication index, while genotoxic effects were evaluated by the comet and micronucleus assays, in two types of human respiratory cells, A549 and Beas-2B. The 48h-exposure of cells revealed that only NM-401 was cytotoxic in both cell lines, but after 8-days exposure, all the tested CNTs were cytotoxic in A549 cells. Correlation analysis suggested an association between the CNTs’ size in cell medium and cytotoxicity. Using the comet assay, no induction of DNA damage was observed. However, NM-401 and NM-402 induced micronucleus in A549 cells but not in Beas-2B. NM-401 and NM-402 are the two longest MWCNTs analyzed in this work and therefore length of the CNT may be determinant for genotoxicity. The different CNTs effect in the two cell lines is explained in view of the size-distribution of MWCNTs in the cell medium, rather than cell’s specificities.Trabalho cofinanciado pelo Projetos FP7 NANoREG (GA 310584), pela Ação Concertada NANOGENOTOX (GA 2009 21) e pelo INSA (2013DGH860).