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Studies related to the shape effect of gold nanoparticles on isolated mitochondria
Abner Magalhães Nunes
UFAL
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Crie um tópicoAuNPs have been extensively studied in various biomedical applications due to their unique physicochemical properties. Their properties are strongly dependent on their size and shape. Our previous work showed that rod-like AuNPs were able to affect the mitochondria function. In this present work, we investigated the shape effect of AuNPs on isolated rat liver mitochondria. Spherical and rod-like AuNPs were synthesized and incubated in a 10% BSA solution. The immediate effect of these particles on isolated mitochondria from Wistar rat liver (n = 4) was evaluated. Both morphologies reduced the mitochondrial O2 consumption, specifically in phosphorylative state (nmol/mg/mL): control 43.67 (± 9.68); spheres 26,69 (± 3.70); rods 26.30 (± 4.88); and maximal state (nmol/mg/mL): control 31.28 (± 5.69); spheres 7.20 (± 1.57); rods 8.93 (± 1.61), see Fig. C and D. They also decreased H2O2 production (Fig. E) and the mitochondrial swelling (Fig. F) in c.a. 30%. Under the conditions applied, spherical and rod-like AuNPs showed similar effects in the bioenergetic parameters evaluated, however, rod-like AuNPs were able to dissipate the mitochondrial electrochemical potential and spherical AuNPs were able to keep it, longer than the control (Fig. G). This particular behavior can be related to the shape or to the total surface area of the AuNPs present in the system. To solve this issue, we increased the number of spheres in the medium, reaching then the same surface area found on the rod-like particles system (Fig. I). Now, both systems showed similar effects in mitochondrial potential disruption. All these results shows that AuNPs act on mitochondria bioenergetic process, and particularly, the total surface area of AuNPs in the system is responsible to dissipate or keep the mitochondrial electrochemical potential.
Thatiane Veríssimo dos Santos
Maria Célia Tavares
Olá, Ábner! Parabéns pelo trabalho!
Há alguma vantagem para a utilização das esferas em relação aos bastões?
Abraço!
Abner Magalhães Nunes
Ola, Maria Célia.
A literatura relata que os mesmos sistemas de nanobastões de ouro utilizados neste estudo são liberados no citoplasma e interagem com a mitocôndria apenas em células tumorais. Em células normais, a maior parte das partículas são eliminadas (Nano Letters, 2011, 11, 772-780).
Neste estudo, nós avaliamos a interação de uma nanopartícula com a mitocôndria mimetizando uma condição que ocorre em uma célula tumoral. Desta forma, o efeito esperado é a morte destas células. Neste sentido, os nanobastões de ouro demonstraram um potencial de causar dano celular maior do que as esferas. Sugerindo que, quando utilizados na mesma concentração de nanopartículas, os nanobastões de ouro apresentam maior potencial de causar morte de celular tumorais.
Muito obrigado!!
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Abner Magalhães Nunes
Ola Thati! Muito obrigado,
Neste estudo, nós demonstramos que as nanopartículas de ouro afetam o estado bioenergético da mitocôndria especificamente diminuindo o consumo de oxigênio, reduzindo as espécies reativas de oxigênio e provocando a perda do potencial eletroquímico mitocondrial. Este conjunto de efeitos nos levam a acreditar que as nanopartículas podem estar afetando o funcionamento dos complexos da cadeia transportadora de elétrons nos estágios iniciais de entrada de elétrons.