Orientadora: Profa. Dra. Ana Carolina Santos de Souza Galvão / Nanoparticulas derivadas de oxidos metalicos, em suas formas livres ou associadas a moleculas organicas ou drogas antineoplasicas, tem sido empregadas no diagnostico e tratamento do cancer. Neste cenario, destaca-se o uso de oxidos nanoestruturados derivados de zinco. Recentes estudos demonstraram a capacidade de nanoparticulas de ZnO, individualmente ou em associacao a agentes quimioterapicos, de sensibilizacao de celulas tumorais resistentes a multiplas drogas (fenotipo MDR), que possuem em sua membrana proteinas de efluxo que impedem o acumulo destas drogas no interior das celulas. A falta de seletividade e dificuldade de internalizacao pelas celulas de alguns compostos utilizados no tratamento de cancer, sao considerados os maiores empecilhos para o tratamento quimioterapico, tornando a modificacao da superficie de materiais nanoestruturados com atividade antitumoral, atraves da funcionalizacao, forma de aumentar a incorporacao e consequente atividade citotoxica destes compostos em celulas tumorais. Neste trabalho, as nanoparticulas foram funcionalizadas com L-glutamina, devido a grande importancia deste aminoacido no metabolismo de celulas cancerigenas e ao fato destas apresentarem maior captacao desse aminoacido que celulas nao tumorais. A citotoxicidade de nanoparticulas funcionalizadas com L-glutamina ou nao funcionalizadas foi avaliada em celulas de leucemia mieloide cronica K562 e sua versao com fenotipo MDR Lucena-1. A atividade citotoxica de ZnO foi comprovada pelos ensaios de exclusao de Trypan Blue e reducao de MTT, com IC50 de 20 evalencia de dupla marcacao nas celulas K562 tratadas com as nanoparticulas ZnO e ZnO_Gln, enquanto que para Lucena-1 observou-se porcentagens semelhantes de celulas duplamente marcadas e marcadas apenas com Anexina V. Para avaliar se ha influencia de especies reativas de oxigenio (EROs), geradas peLucena-1. Atraves das analises das possiveis vias de morte celular via analise de Western Blotting, estudando principalmente as proteinas e os eventos envolvidos no processo de morte celular programada (Bcl2, Bad, Bid, Caspase-3 e PARP) e autofagia (Beclin-1 e P62), observou-se que mais de uma via de morte foi ativada nas celulas tratadas com as nanoparticulas, o que corrobora com o descrito em literatura, considerando autofagia e apoptose sao as principais vias de morte ativadas pela acao citotoxica das nanoparticulas de ZnO. Outro evento observado foi a alteracao da atividade da proteina PgPieloide cronica K562 e a linhagem com fenotipo MDR Lucena-1 e a utilizacao deste aminoacido na funcionalizacao de nanomateriais pode ser uma importante ferramenta a ser explorada. / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2015. / Nanoparticles derived from metal oxides, in their free forms or associated with organic molecules or antineoplastic drugs, have been employed in the diagnosis and treatment of cancer. In this scenario, we highlight the use of zinc-based nanostructured oxides. Recent studies demonstrated the ability of ZnO nanoparticles, alone or in combination with chemotherapeutic agents, sensitization of tumor cells multidrug resistant (MDR phenotype), which have on their membrane efflux proteins that prevent the accumulation of these drugs within cells. The lack of selectivity, and difficulty internalization by cells of some compounds used in the treatment of cancer, are considered the major obstacles to chemotherapy, making the nanostructured surface modification of materials having anti-tumor activity through the functionalization way to increase the cytotoxic activity and subsequent incorporation of these compounds in tumor cells. In this work, the nanoparticles were functionalized with L-glutamine, due to the great importance of this amino acid in cancer cell metabolism and the fact that these have higher uptake of this amino acid to non-tumor cells. The cytotoxicity of nanoparticles functionalized with L-glutamine functionalized or not was evaluated in chronic myelogenous leukemia cells K562 and its version with MDR phenotype-Lucena 1. The cytotoxic activity of ZnO was confirmed by Trypan Blue exclusion and MTT reduction assays, with IC50 of 20 d K562 with ZnO nanoparticles and ZnO_Gln, while for Lucena-1 was observed similar percentages of doubly labeled cells and marked only with Annexin V. To assess whether there is influence of reactive oxygen species (ROS) generated by nanoparticles of ZnO and ZnO_Gln in their cytotoxic activity in ceC promoted protection against the cytotoxicity of nanoparticles even in higher concentrations of nanoparticles (30 ug / ml) in both the lines cell. In the potentiation of cell death caused by ZnO nanoparticles in cell lines studied, functionalization with L-glutamine promoted greater incorporation o562 cells treated with pure functionalized nanoparticles and in relation to the control compared to cells of Lucena-1 strain. Through analysis of the possible ways of cell death via Western blot analysis, the proteins and particularly studying the events involved in programmed cell death (Bcl2, Bad, Bid, caspase-3 and PARP) and autophagy (beclin-1 and P62), there was more than one death pathway was activated in cells treated with nanoparticles, which corroborates with what is described in literature, considering autophagy and apoptosis are the main routes of death activated cytotoxic action ofytotoxic effect of ZnO in the chronic myelogenous leukemia line K562 and the line Lucena MDR-1 phenotype and use this amino acid in the functionalization of nanomaterials can be an important tool to be exploited.

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No. of bitstreams: 1 DissBDQ.pdf: 27222907 bytes, checksum: eb17b232bd0096bfa1e0fb1dd7f4bf74 (MD5) Previous issue date: 2015-10-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this study nanocomposites of polyamide-6 (PA-6) reinforced with silica nanoparticles (SiO2) were prepared in order to promote improved mechanical properties for engineering applications. The nanoparticles’ surfaces were chemically modified with the silane agent 3-aminopropyltrimethoxysilane (3- APTMS) to improve the chemical and physical interactions between them and the PA-6 matrix. Nuclear magnetic resonance analysis (NMR) and Fourier transform infrared absorption spectroscopy (FT-IR) showed that 3-APTMS grafting on nanoparticles surface was accomplished. The nanocomposites mixing process was studied in two forms: by torque rheometry, using a torque rheometer internal mixer; and in a co-rotating and intermeshing twin-screw extruder. A preliminary study of the influence of processing variables at the torque rheometer on the degradation of polyamide-6 matrix was performed. The results showed that the greater the filling volume of the mixture in the chamber and the rotational speed of the rheometer’s rotors, the lower the degradation of the polyamide-6. Based on this preliminary study, compositions with 1, 2, and 4 % weight of SiO2 nanoparticles, both unmodified and chemically modified with 3-APTMS were prepared in the torque rheometer. The nanocomposites were compression molded and it was observed that nanocomposites reinforced with 1 wt.% SiO2, both unmodified and surface-modified, presented the best tensile properties. For the nanocomposite samples processed in the twin-screw extruder, the influence of relevant variables – nanoparticle content, chemical surface modification, physical form of the fed PA-6 (granule and powder), rotational speed of screws and extruder feed rate – on mechanical, thermal, and dynamic-mechanical properties were studied. The samples were afterwards injection molded and it was observed that the samples produced using 1 wt.% surface-modified and 100% finely ground PA-6 showed the higher tensile modulus and yield strength values. / Neste estudo foram preparados nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) reforçados com nanopartículas de sílica (SiO2), com o objetivo de promover melhoria de propriedades mecânicas para aplicações de engenharia. A superfície das nanopartículas foi modificada quimicamente com o agente silano 3-aminopropiltrimetoxisilano (3-APTMS) para melhorar as interações químicas e físicas entre elas e a matriz de PA6. Análises de ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) mostraram que houve sucesso na funcionalização das nanopartículas com o agente silano. O processo de mistura dos nanocompósitos foi estudado de duas formas: por meio de reometria de torque em um misturador interno; e em extrusora com rosca dupla co-rotacional e interpenetrante. Um estudo preliminar da influência das variáveis de processamento no reômetro de torque sobre a degradação da poliamida 6, mostrou que quanto maior o volume de preenchimento da câmara de mistura e a velocidade de rotação dos rotores do reômetro, menor foi a degradação da poliamida 6. Com base neste estudo preliminar, foram preparadas no reômetro de torque composições com 1, 2 e 4% em massa de nanopartículas de SiO2 não modificadas e modificadas quimicamente com 3- APTMS. Os nanocompósitos obtidos foram moldados por compressão, tendo sido observado que os nanocompósitos reforçados com 1 %m. de SiO2 não modificada apresentaram as melhores propriedades mecânicas de resistência à tração e deformação na ruptura em ensaio de tração, enquanto os nanocompósitos com 1 %m. de nanosílica modificada apresentaram as melhores propriedades mecânicas de módulo elástico também no ensaio de tração. Para as amostras de nanocompósitos processadas na extrusora de rosca dupla, foram estudadas as influências do teor de nanopartículas, da modificação química superficial, da forma física da PA6 alimentada (grânulo e pó), da velocidade de rotação das roscas e da taxa de alimentação da extrusora sobre as propriedades mecânicas, térmicas e dinâmico-mecânicas. Posteriormente, os corpos de prova foram moldados por injeção e observou-se que a amostra cuja composição polimérica foi de 100% de PA6 fina e reforçada com 1 %m. de nanosílica modificada superficialmente pelo agente silano 3- APTMS apresentou os maiores valores de módulo de elasticidade e de tensão no escoamento no ensaio mecânico sob tração.