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Exploiting anticancer and antimicrobial activities of biosynthetic gold nanoparticles by Pseudomonas aeruginosa (PAO1)

datacite.subject.fosCiências Naturais::Ciências Biológicaspt_PT
dc.contributor.advisorFernandes, Ruben Miguel Pereira
dc.contributor.advisorPereira, Carla Patrícia Fernandes
dc.contributor.authorOliveira, Marco Neves Castanheira Melo
dc.date.accessioned2023-05-23T08:46:42Z
dc.date.available2024-05-23T00:30:41Z
dc.date.issued2023-02-15
dc.date.submitted2022-12
dc.description.abstractAs nanopartículas de ouro biossintéticas (bAuNPs) têm surgido como uma alternativa disruptiva, ecológica e rentável para os métodos de síntese convencionais, reduzindo a necessidade de utilizar compostos químicos perigosos e temperaturas elevadas. De entre a vasta gama de possíveis aplicações das bAuNPs, o seu potencial como agentes antitumorais e antimicrobianos tem vindo a ser explorado. Contudo, existem estudos limitados que descrevem a dependência dos parâmetros físico-químicos para controlar a forma, tamanho, agregação, e rendimentos durante a síntese de bAuNPs. Alguns estudos têm utilizado extratos de Pseudomonas aeruginosa (PAO1) para a síntese biológica de AuNPs. O foco principal do presente estudo foi revelar quais as condições de cultura de PAO1 que permitem obter maiores rendimentos de síntese de bAuNPs, compreender a influencia de diferentes condições da biossíntese das bAuNPs (temperatura, pH e período de incubação), e avaliar como as formas e tamanhos das bAuNPs afetam a sua atividade antitumoral e antibacteriana. A caracterização das bAuNPs foi realizada por meio de espectroscopia UV-Vis, TEM e ATR-FT-IR. Especula se que as bAuNPs sejam produzidas por reações de oxirredução. Neste sentido, o DCIP (2,6- Diclorofenolindofenol) foi utilizado como indicador do potencial de redução da PAO1. Foi explorado tanto o potencial antitumoral como antibacteriano de forma a revelar a atividade biológica das bAuNPs. A atividade antitumoral foi avaliada através de ensaios in vitro utilizando a linha de células neoplásicas da próstata PC3 e de células epiteliais normais da próstata (HPEpiC). Foi avaliada a viabilidade celular, proliferação celular, migração celular e os níveis de Interleucina 6 (IL-6). O potencial antimicrobiano das bAuNPs foi avaliado tanto no crescimento (cinética) como na viabilidade bacteriana, em duas bactérias Gram-negativas e numa bactéria Gram-positiva. As bAuNPs sintetizadas a pH 9.0 durante 24 h e a 58 ºC induziram uma redução significativa na viabilidade celular, migração celular, e níveis IL-6 nas células PC3 sem revelar efeitos significativos nas células HPEpiC. Em relação aos ensaios antimicrobianos, o efeito no crescimento e viabilidade bacteriana foi mais significativo nas bactérias Gram-negativas. Além disso, a síntese de bAuNPs a pH 9.0 durante 24 h a 58 ºC permitiu a obter bAuNPs mais pequenas, mais esféricas, e menos agregadas. Estas propriedades podem assim melhorar a internalização de bAuNPs nas células, permitindo aumentar tanto a atividade antitumoral como antibacteriana. Desta forma, juntamente com o potencial bioativo das bAuNPs, o controlo da forma, tamanho e agregação poderia contribuir para o desenvolvimento de terapias mais direcionadas, mais baratas, e mais ecológicas.pt_PT
dc.description.abstractBiosynthetic gold nanoparticles (bAuNPs) have emerged as a disruptive, eco-friendly and cost-effective alternative to overcome the limitations of conventional synthesis methods, namely, the need to use hazardous chemicals and high temperatures. Among the wide range of possible applications of bAuNPs, their potential as atitumor and antimicrobial agents has been explored. However, there are limited studies that describe the dependence on physicochemical parameters to control the shape, size, aggregation, and yields during bAuNP synthesis. Some studies have used Pseudomonas aeruginosa (PAO1) extracts for the biological synthesis of AuNPs. The main focus of the present study was to disclose which conditions of PAO1 cultures lead to higher bAuNPs synthesis yields, to understand the influence of different conditions on bAuNPs biosynthesis (temperature, pH and incubation period), and to evaluate how bAuNPs shapes and sizes affect the antibacterial and antitumor activity. UV-Vis spectroscopy, TEM, and ATR-FT-IR analysis were used to characterize the biosynthetic AuNPs. It is speculated that bAuNPs are produced by means of redox reactions. In this sense, DCIP (2,6- Dichlorophenolindophenol) was used as an indicator of the reduction potential of PAO1. It was exploited both anticancer and antibacterial to disclose the bAuNPs biological activity. An anticancer screening of bAuNP activity was performed on prostate cell carcinoma. A model concerning normal and neoplastic epithelial cells were used in the present study. In vitro assays were performed using the neoplastic prostate cell line PC3 and the normal epithelial cell (HPEpiC). Cellular viability, cellular proliferation, cellular migration, and Interleukin 6 (IL-6) levels were determined. The activity of bAuNPs on bacteria was screened in bacteria growth (kinetics) and in viability, in two Gram-negative bacteria and in one Gram-positive bacterium. PC3 cancer cells were most affected by bAuNPs synthesized at pH 9.0 for 24h and at 58 ºC showing a significant reduction in cell viability, cellular migration, and IL-6 levels of PC3 cells without significant effects in HPEpiC cells. Regarding the antimicrobial assays, the effect on bacterial growth and viability was more significant in Gram-negative bacteria. Furthermore, bAuNPs synthesis at pH 9.0 for 24 h at 58ºC prompted smaller, more spherical, and less aggregated bAuNPs. These properties may enhance the internalization of bAuNPs in cells, thereby increasing both antitumor and antibacterial activity. Along with the bioactive potential of bAuNPs, the control of shape, size, and aggregation could be used to improve therapeutic approaches for prostate cancer and bacterial infections, contributing for more targeted, cheaper, and greener therapies.pt_PT
dc.identifier.tid203279794pt_PT
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10400.14/41200
dc.language.isoengpt_PT
dc.subjectPseudomonas aeruginosapt_PT
dc.subjectNanopartículas de ouro biossintéticaspt_PT
dc.subjectCancro da próstatapt_PT
dc.subjectBactériaspt_PT
dc.subjectPseudomonas aeruginosapt_PT
dc.subjectBiosynthetic gold nanoparticlespt_PT
dc.subjectProstate cancerpt_PT
dc.subjectBacteriapt_PT
dc.titleExploiting anticancer and antimicrobial activities of biosynthetic gold nanoparticles by Pseudomonas aeruginosa (PAO1)pt_PT
dc.typemaster thesis
dspace.entity.typePublication
rcaap.rightsopenAccesspt_PT
rcaap.typemasterThesispt_PT
thesis.degree.nameMestrado em Microbiologia Aplicadapt_PT

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