Efeitos genotóxicos, mutagênicos e comportamentais de nanopartículas de dióxido de titânio em girinos de Dendropsophus minutus (Hylidae, Anura)

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dc.contributor.advisor-co1Rocha, Thiago Lopes
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6325937100056775pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Daniela de Melo e
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9895211901348365pt_BR
dc.contributor.referee1Rocha, Thiago Lopes
dc.contributor.referee2Jacob, Raquel Fernanda Salla
dc.contributor.referee3Silva, Cláudio Carlos da
dc.contributor.referee4Nomura, Fausto
dc.contributor.referee5Formiga, Klebber Teodomiro Martins
dc.creatorAmaral, Diogo Ferreira do
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3714732573046976pt_BR
dc.date.accessioned2021-11-29T13:00:57Z
dc.date.available2021-11-29T13:00:57Z
dc.date.issued2021-08-20
dc.description.abstractNanomaterials (NMs) have been used in an increasing number of commercial products, and its rapid expansion could lead to their release into aquatic environments. The accelerated production of the various types of conventional products at nanoscale has been fundamental for the economic progress of several countries. Many types of nanoparticles and nanomaterials are already being used, and other varieties are expected to appear in the future. However, there is little knowledge about the impact of NMs on biota, especially on amphibians. Therefore, there is a need to better classify and understand NMs. The first part of our study has reviewed the historical use of amphibian species as model systems in nanoecotoxicological studies, which summarized data available in the scientific literature on the genotoxic, mutagenic, histopathological, embryotoxic, and reproductive effects of NMs in different groups of amphibians. The interaction, bioaccumulation, mode of action (MoA), and ecotoxicity of NMs in amphibians were also reviewed. The nanoecotoxicological studies were carried out with 12 species of amphibians, eight from the Anura order and three from the Caudata order. Xenopus laevis was the most studied species. Studies were conducted primarily with inorganic NMs (72%) compared to organic ones. Nanoecotoxicity depends on the behavior of the NM, the transformation in the environment, and the developmental stages of the amphibians. The MoA of NMs in amphibians was mainly associated with the production of reactive oxygen species (ROS), oxidative stress, genotoxic and mutagenic effects. The results emphasized the need for more studies that test the ecotoxicity of different NMs, concentrations, and exposure periods in environmentally relevant approaches. In addition, there is a need for standard protocols for nanoecotoxicological testing with amphibians. The reviewed data showed that amphibians are suitable organisms to assess the environmental impact of NMs and indicated essential gaps in research on the ecotoxicity of NMs in freshwater ecosystems, as well as recommendations for future research. In this sense, we observed from the first chapter that the most produced and consumed nanoparticles worldwide are titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs); whose release into the environment are known to induce toxic effects in aquatic invertebrates and vertebrates. However, knowledge of its impact on neotropical amphibians remains limited. Thus, the second chapter of this thesis aimed to evaluate the toxicity of TiO2 NPs and its dissolved counterpart, titanium dioxide (TiO2), in a species of anuran neotropical amphibian (Dendropsophus minutus). DNA damage, biometric parameters, and behavioral changes were analyzed in tadpoles after exposure to three environmentally relevant concentrations (0.1, 1.0, and 10 mg L-1) of TiO2 and TiO2 NPs for 7 days. As a result, we verified DNA damage in D. minutus tadpoles exposed to both forms of Ti compared to the control group. We also identified a similar reduction in overall size, body length, width, and height of the tail musculature in tadpoles exposed to TiO2 and TiO2 NPs compared to unexposed tadpoles. Regarding the behavioral test, the tadpoles showed less mobility and were more distant from the conspecifics (less aggregated) when exposed to NPs. Therefore, the simultaneous use of multiple biomarkers was essential to assess the adverse effects of the nanomaterial and establish a reliable approach for biomonitoring of aquatic ecosystems. Our study increases the knowledge about the genotoxic, morphological, and behavioral effects of TiO2 and TiO2 NPs in anuran amphibians, contributing to future studies in the environmental risk assessment of nanomaterials.eng
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dc.description.resumoOs nanomateriais (NMs) têm sido usados em um número crescente de produtos comerciais e essa rápida expansão pode levar à sua liberação em ambientes aquáticos. Atualmente a acelerada produção dos diversos tipos de produtos convencionais em nanoescala tem sido fundamental para o progresso econômico de vários países. Muitos tipos de nanopartículas e nanomateriais já estão sendo utilizados e outras variedades estão previstas para aparecer no futuro, no entanto, é escasso o conhecimento sobre o impacto dos NMs na biota, principalmente nos anfíbios. Sendo assim, há a necessidade de classificar e compreender melhor os NMs. A primeira parte de nosso estudo revisou o uso histórico de espécies de anfíbios como sistemas modelo em estudos nanoecotoxicológicos, no qual resumimos os dados disponíveis na literatura científica sobre os efeitos genotóxicos, mutagênicos, histopatológicos, embriotóxicos e reprodutivos de NMs em diferentes grupos de anfíbios. A interação, bioacumulação, modo de ação (MoA) e ecotoxicidade de NMs em anfíbios também foram revisados. Os estudos nanoecotoxicológicos foram realizados com 12 espécies de anfíbios, sendo oito da ordem Anura e três da ordem Caudata. Xenopus laevis foi a espécie mais estudada. Os estudos foram conduzidos principalmente com NMs inorgânicos (72%) em comparação com os orgânicos. A nanoecotoxicidade depende do comportamento do NM e da transformação em meio ambiente, bem como dos estágios de desenvolvimento dos anfíbios. O MoA de NMs em anfíbios foi associado principalmente à produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), estresse oxidativo, efeitos genotóxicos e mutagênicos. Os resultados enfatizaram a necessidade de mais estudos que testem a ecotoxicidade de diferentes NMs, concentrações e períodos de exposição em abordagens ambientalmente relevantes. Além disso, há a necessidade de protocolos padrão para testes nanoecotoxicológicos com anfíbios. Os dados revisados mostraram que os anfíbios são organismos adequados para avaliar o impacto ambiental dos NMs e indicaram importantes lacunas na pesquisa sobre a ecotoxicidade dos NMs em ecossistemas de água doce e recomendações para pesquisas futuras. Nesse sentido, observamos a partir do primeiro capítulo que entre as nanopartículas mais produzidas e consumidas mundialmente estão as nanopartículas de dióxido de titânio (NPs de TiO2), cuja liberação no meio ambiente pode induzir efeitos tóxicos já reconhecidos em invertebrados aquáticos e vertebrados. No entanto, o conhecimento de seu impacto sobre os anfíbios neotropicais permanece limitado. Assim, o segundo capítulo teve como objetivo avaliar a toxicidade de NPs de TiO2 e sua contraparte dissolvida, dióxido de titânio (TiO2), em uma espécie de anfíbio anuro neotropical (Dendropsophus minutus). Danos ao DNA, parâmetros biométricos e mudanças comportamentais foram analisados em girinos após exposição a três concentrações ambientalmente relevantes (0,1, 1,0 e 10 mg L-1) de NPs de TiO2 e TiO2 por 7 dias. Como resultado, verificamos danos ao DNA em girinos de D. minutus expostos a ambas as formas de Ti em comparação ao grupo controle. Também identificamos uma redução semelhante no tamanho total, comprimento do corpo, largura e altura da musculatura da cauda em girinos expostos a NPs de TiO2 e TiO2 em comparação com girinos não expostos. Em relação ao teste comportamental, os girinos apresentaram menor mobilidade e ficaram mais distantes dos coespecíficos (menos agregados) quando expostos aos NPs. Portanto, o uso simultâneo de múltiplos biomarcadores foi essencial para avaliar os efeitos adversos do nanomaterial e estabelecer uma abordagem confiável para o biomonitoramento de ecossistemas aquáticos. Nosso estudo aumenta o conhecimento sobre os efeitos genotóxicos, morfológicos e comportamentais dos NPs de TiO2 e TiO2 em anfíbios anuros, contribuindo para estudos futuros na avaliação de risco ambiental de nanomateriais.pt_BR
dc.identifier.citationAMARAL, D. F. Efeitos genotóxicos, mutagênicos e comportamentais de nanopartículas de dióxido de titânio em girinos de Dendropsophus minutus (Hylidae, Anura). 2021. 138 f. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/11774
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentPró-Reitoria de Pós-graduação (PRPG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciências Ambientais (PRPG)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectAnurospor
dc.subjectNanopartículaspor
dc.subjectTitâniopor
dc.subjectEnsaio cometapor
dc.subjectBiomarcadorespor
dc.subjectComportamentopor
dc.subjectBibliometriapor
dc.subjectFrogseng
dc.subjectNanoparticleseng
dc.subjectTitaniumeng
dc.subjectComet assayeng
dc.subjectBiomarkerseng
dc.subjectBehavioreng
dc.subjectBibliometricseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.titleEfeitos genotóxicos, mutagênicos e comportamentais de nanopartículas de dióxido de titânio em girinos de Dendropsophus minutus (Hylidae, Anura)pt_BR
dc.title.alternativeGenotoxic, mutagenic and behavioral effects of titanium dioxide nanoparticles on Dendropsophus minutus tadpoles (Hylidae, Anura)eng
dc.typeTesept_BR

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