NANOTECNOLOGIA APLICADA AO TRATAMENTO DO CÂNCER DE BEXIGA: ÓXIDO DE ZINCO E INOVAÇÃO EM SAÚDE PÚBLICA
NANOTECHNOLOGY APPLIED TO THE TREATMENT OF BLADDER CANCER: ZINC OXIDE AND INNOVATION IN PUBLIC HEALTH
NANOTECNOLOGÍA APLICADA AL TRATAMIENTO DEL CÁNCER DE VEJIGA: ÓXIDO DE ZINC E INNOVACIÓN EN SALUD PÚBLICA
Tipo de artigo: Artigo Original
Jeanne Louise Fernandes Jesus Mestre em Engenharia e Tecnologia de Materiais. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/RS ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2610-9325-
RESUMO
Objetivo: Avaliar a atividade antitumoral seletiva de uma nanoestrutura de óxido de zinco contra o câncer de bexiga. Método: O nanomaterial foi sintetizado por coprecipitação e caracterizado morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. A citotoxicidade foi avaliada em linhagens celulares de carcinoma de bexiga humano (T24) e fibroblastos renais normais (Vero). O mecanismo de morte celular foi investigado por meio de análise morfométrica nuclear. Resultados: O nanomaterial apresentou morfologia laminar. O ensaio de MTT demonstrou citotoxicidade seletiva significativa contra as células T24, com redução de aproximadamente 65% na viabilidade celular a 200 µg mL⁻¹, mantendo baixa toxicidade em células Vero. A análise morfométrica nuclear indicou que o nanomaterial induz morte celular predominantemente por apoptose. Conclusão: A nanoestrutura laminar de óxido de zinco demonstrou potencial terapêutico promissor, alta atividade antitumoral seletiva e baixa toxicidade, o que apoia seu uso no desenvolvimento de tratamentos mais acessíveis para o câncer de bexiga.
DESCRITORES: Nanoestruturas; Neoplasias da Bexiga Urinária; Saúde Pública.
ABSTRACT
Objective: To evaluate the selective antitumor activity of a zinc oxide nanostructure against bladder cancer. Method: The nanomaterial was synthesized by coprecipitation and morphologically characterized by scanning and transmission electron microscopy. Cytotoxicity was evaluated in human bladder carcinoma cell lines (T24) and normal renal fibroblasts (Vero). The mechanism of cell death was investigated through nuclear morphometric analysis. Results: The nanomaterial exhibited a laminar morphology. The MTT assay demonstrated significant selective cytotoxicity against T24 cells, with approximately 65% reduction in cell viability at 200 µg mL⁻¹, while maintaining low toxicity in Vero cells. Nuclear morphometric analysis indicated that the nanomaterial predominantly induces cell death by apoptosis. Conclusion: The laminar zinc oxide nanostructure demonstrated promising therapeutic potential, combining high selective antitumor activity and low toxicity, which supports its use in the development of more accessible treatments for bladder cancer.
DESCRIPTORS: Nanostructure; Urinary Bladder Neoplasms; Public Health.
RESUMEN
Objetivo: Evaluar la actividad antitumoral selectiva de una nanoestructura de óxido de zinc frente al cáncer de vejiga. Método: El nanomaterial se sintetizó mediante coprecipitación y se caracterizó por microscopía electrónica de barrido y de transmisión. La citotoxicidad se evaluó en células T24 (carcinoma de vejiga humano) y en fibroblastos renales normales (Vero). El mecanismo de muerte celular se analizó mediante morfometría nuclear.Resultados: El nanomaterial mostró morfología laminar y una citotoxicidad selectiva significativa frente a las células T24, con una reducción del 65 % en la viabilidad celular a 200 µg mL⁻¹, manteniendo baja toxicidad en células Vero. El análisis nuclear evidenció apoptosis como vía predominante de muerte celular. Conclusión: La nanoestructura laminar de óxido de zinc presenta un alto potencial terapéutico, combinando eficacia antitumoral selectiva y baja toxicidad, lo que la posiciona como una alternativa prometedora para el desarrollo de tratamientos más accesibles contra el cáncer de vejiga.
DESCRIPTORES: Nanoestructuras; Neoplasias de la Vejiga Urinaria; Salud Pública.
INTRODUÇÃO
O câncer de bexiga configura-se como um significativo problema de saúde pública global, com elevadas taxas de incidência e mortalidade. Classificado como a décima terceira neoplasia mais letal, e responsável por aproximadamente 213.000 óbitos em todo o mundo1 em 2020. Esta doença complexa envolve múltiplos fatores genéticos, ambientais e de estilo de vida, apresentando desafios terapêuticos particulares devido à sua elevada taxa de recorrência e potencial de progressão2. No Brasil, é uma das neoplasias urológicas mais prevalentes, com significativo impacto nos sistemas público e privado de saúde3. Diante deste cenário, a busca por novas abordagens terapêuticas eficazes e menos invasivas torna-se crucial para melhorar o prognóstico dos pacientes.
Neste contexto, os nanomaterais de óxido de zinco (ZnO) emergem como ferramentas promissoras para o diagnóstico e tratamento oncológico. Suas propriedades únicas permitem a funcionalização para direcionamento específico às células cancerígenas, possibilitando tanto a detecção precoce quanto a terapia localizada4. A versatilidade do ZnO viabiliza sua aplicação em sistemas de liberação controlada de fármacos, aumentando a eficácia terapêutica e minimizando efeitos colaterais5 , bem como em terapia fotodinâmica através da geração de espécies reativas de oxigênio6 .
Estudos recentes demonstram que as nanoestruturas de ZnO exercem toxicidade seletiva contra células cancerígenas, induzindo apoptose através de múltiplos mecanismos7. Esta seletividade atribui-se à sua biocompatibilidade e capacidade de modular respostas biológicas específicas8. Adicionalmente, pesquisas com ZnO dopado com prata9 e funcionalizado com quitosana10 têm expandido seu potencial terapêutico.
A morfologia das nanoestruturas representa um fator crítico para sua atividade biológica. Diferentes configurações como nanofios, nanoflocos e nanotubos apresentam propriedades distintivas que influenciam sua interação com sistemas biológicos11. Nanofios de ZnO destacam-se por sua alta relação superfície/volume, ideal para biossensores e liberação controlada12, enquanto nanoflocos exibem área superficial aumentada, potencializando aplicações em terapia fotodinâmica13.
Apesar dos avanços significativos, persiste uma lacuna no conhecimento sobre como variações morfológicas específicas das nanoestruturas de ZnO influenciam sua citotoxicidade seletiva em células do câncer de bexiga. Estudos nacionais e internacionais recentes apontam a necessidade de investigações sistemáticas que correlacionem estrutura e atividade biológica para otimização terapêutica14,15.
Diante deste contexto, este estudo tem como objetivo avaliar a atividade antitumoral seletiva de uma nanoestrutura de óxido de zinco contra o câncer de bexiga antitumoral.
MÉTODO
Trata-se de um estudo experimental in vitro para o desenvolvimento e avaliação biológica de uma nanoestrutura de óxido de zinco (ZnO) com atividade antitumoral seletiva contra células de câncer de bexiga.
Síntese e caracterização morfológica da nanoestrutura de óxido de zinco:
A nanoestrutura foi sintetizada por um método de baixo custo e escalonável, a coprecipitação, seguindo protocolo adaptado com variação de parâmetros como temperatura e tempo de reação 11,13 .A caracterização morfológica foi realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)¹, permitindo avaliar a forma, o tamanho e a distribuição das partículas.
Modelos celulares e cultivo:
Foram utilizadas as linhagens T24 (carcinoma de bexiga humano, ATCC) e Vero (fibroblastos renais de macaco-verde-africano, ATCC), cultivadas em meio RPMI e DMEM, respectivamente, suplementados com 10% de soro fetal bovino. As células foram mantidas a 37 °C em atmosfera umidificada com 5% de CO₂ 2,4.
Avaliação da citotoxicidade (ensaio MTT):
A viabilidade celular foi determinada pelo ensaio do brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio (MTT) ⁵,⁶. Células T24 e Vero foram semeadas em placas de 96 poços e, após 24 h de adesão, tratadas com ZnO-NB nas concentrações de 25, 50, 100 e 200 µg mL⁻¹ por 24 h. Os cristais de formazan formados foram solubilizados com DMSO, e a absorbância foi medida a 570 nm.
Análise do mecanismo de morte celular (morfometria nuclear):
Para investigar o tipo de morte celular, células T24 tratadas com ZnO nas concentrações de 25 e 50 µg mL⁻¹ por 24 h foram fixadas, coradas com DAPI e analisadas em microscópio de fluorescência7,10. As imagens foram processadas por software específico para quantificação de parâmetros morfométricos nucleares, permitindo classificar os núcleos como normais ou apoptóticos.
Análise estatística:
Todos os experimentos foram realizados em triplicata independente. Os dados são apresentados como média ± desvio padrão. A análise estatística foi conduzida por ANOVA one-way, seguida do teste post-hoc de Tukey, considerando valores de p < 0,05 como estatisticamente significativos.
RESULTADOS
A caracterização morfológica do nanomaterial obtida por MEV-FEG e MET é apresentada na Figura 1. A nanoestrutura exibiu morfologia em forma de lâmina, com dimensões variáveis, confirmando a formação de estruturas laminares bem definidas¹⁶.
Figura 1. Micrografias representativas da nanoestrutura de óxido de zinco. Na parte superior, imagem obtida por MEV (40.000×); na parte inferior, micrografia obtida por MET (35.000×). Fonte: elaborada pela autora.
O ensaio de MTT (Figura 2) demonstrou que a ZnO-NB apresenta citotoxicidade seletiva. Nas células T24 (cancerígenas), observou-se uma inibição significativa e dependente da concentração na viabilidade celular, atingindo aproximadamente 65% a 200 µg mL⁻¹. Em contraste, a toxicidade sobre as células Vero (não tumorais) foi significativamente menor na mesma concentração¹⁷,¹⁸.
Figura 2. Efeito da nanoestrutura na viabilidade celular das linhagens Vero e T24 pelo ensaio MTT após 24 h. p < 0,05 (), p < 0,01 . Fonte: elaborada pela autora.
A análise morfométrica nuclear das células T24 tratadas com ZnO (Figura 3) revelou um aumento expressivo na proporção de núcleos pequenos e regulares (73,8% a 50 µg mL⁻¹ vs. 2,6% no controle), característica típica de apoptose ³.
Figura 3. Análise morfométrica nuclear de células T24 tratadas com ZnO. Fonte: elaborada pela autora.
DISCUSSÃO
A estratégia de síntese empregada demonstrou-se eficaz na obtenção de nanoestruturas com arquiteturas controladas, confirmando a morfologia como fator determinante na atividade biológica¹⁶. A nanoestrutura com morfologia laminar, destacou-se pelo perfil superior de seletividade citotóxica, corroborando resultados prévios que associam formas laminares a maior interação com sistemas biológicos e melhor resposta terapêutica 12.
A análise morfométrica nuclear reforçou o mecanismo biológico de seletividade ao indicar a apoptose como via predominante de morte celular 09. Tal achado é clinicamente relevante, uma vez que a apoptose é um processo de morte celular programada que reduz respostas inflamatórias indesejadas, promovendo melhor tolerabilidade terapêutica10.
Sob a perspectiva da saúde pública, o nanomaterial apresentou um conjunto de atributos vantajosos: eficácia antitumoral seletiva, baixo perfil tóxico e viabilidade de síntese por métodos de baixo custo08. Esses fatores são especialmente relevantes em contextos de recursos limitados, onde o câncer de bexiga impõe elevada carga econômica e social 07.
Como limitação, destaca-se a natureza in vitro dos experimentos, reforçando a necessidade de estudos in vivo para avaliação de toxicidade sistêmica, farmacocinética e biodistribuição14. Além disso, análises de custo-efetividade serão essenciais para estimar a viabilidade de implementação em larga escala.
Em conjunto, os achados deste estudo sustentam o potencial da nanotecnologia como base para o desenvolvimento de nanoterapias acessíveis e efetivas contra o câncer de bexiga, alinhando inovação tecnológica e impacto social15.
CONCLUSÃO
O presente estudo evidenciou que o controle da morfologia na síntese de nanoestruturas de óxido de zinco é uma estratégia eficaz para otimizar a atividade antitumoral seletiva¹⁶. A nanoestrutura laminar demonstrou capacidade marcante de induzir apoptose em células de carcinoma de bexiga (T24), mantendo baixa toxicidade em células saudáveis (Vero).12
Os resultados obtidos validam o potencial do nanomaterial como promissor ao desenvolvimento de terapias nanotecnológicas acessíveis contra o câncer de bexiga06. A combinação de eficácia antitumoral, perfil de segurança e método de síntese escalonável15 reforça sua aplicabilidade em cenários de saúde pública.
Como perspectivas futuras, recomenda-se a validação dos resultados em modelos animais e a condução de estudos de custo-efetividade para fundamentar a implementação da tecnologia em sistemas de saúde, especialmente em países de média e baixa renda, onde o impacto do câncer de bexiga é mais expressivo 7,8.
AGRADECIMENTOS
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001.
REFERÊNCIAS
