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Authors
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Abstract(s)
Nanoplastics (NPs) pollution has emerged as a critical global environmental challenge, with rising concerns about its impact on human health. However, the adverse health effects of NPs on different organ systems are not yet fully understood. This systematic review consolidates current evidence on the biological effects of NPs in in vitro animal models. It further examines the impact of NP size, polymer type, and chemical modifications on toxicological outcomes and offers recommendations for future research. Following the PRISMA guidelines, articles were sourced from Web of Science, Scopus, and Pubmed databases, and analyzed to provide a comprehensive analysis of NPs’ toxicity on various cellular lines across multiple organ systems. We observed a higher frequency of negative effects from nanoplastic exposure in cellular lines of the respiratory system and a lower frequency in the immune and hepatic systems. Notably, positively charged polystyrene (PS) nanoparticles are associated with a higher toxicity potential across all organ systems when compared to their pristine and negatively charged counterparts. Size is also a major factor influencing toxicity, with smaller particles demonstrating a higher frequency of negative effects. The prevalence of studies exposing immortalized monocultures to commercially available solutions of PS NPs, coupled with the scarce number of studies utilizing environmentally relevant NPs, and limited adoption of advanced models, such as organoids and organ-on-chip systems, which better simulate physiological conditions constitutes a significant knowledge gap. Furthermore, the lack of standardized materials and methods complicates the comparability of studies and should be addressed in future research.
RESUMO - A poluição por nanoplásticos (NPs) tem emergido enquanto desafio ambiental global, com preocupações crescentes sobre o seu impacto na saúde humana. Porém, os efeitos adversos dos NPs nos diferentes sistemas de órgãos ainda não são totalmente compreendidos. Esta revisão sistemática consolida as atuais evidências sobre os efeitos biológicos dos NPs em modelos animais in vitro. Ademais examina o impacto do tamanho dos NPs, tipo de polímero e modificações químicas nos resultados toxicológicos e oferece recomendações para pesquisas futuras. Seguindo as diretrizes PRISMA, os artigos foram obtidos das bases de dados Web of Science, Scopus e Pubmed, e analisados para fornecer uma análise abrangente da toxicidade dos NPs em várias linhas celulares de múltiplos sistemas de órgãos. Observou-se uma maior frequência de efeitos negativos, devido à exposição a nanoplásticos, em linhas celulares do sistema respiratório, e uma frequência menor nos sistemas imune e hepático. As nanopartículas de poliestireno (PS) com carga positiva estão associadas a um maior potencial de toxicidade, comparativamente a partículas não modificadas ou com carga negativa, em todos os sistemas de órgãos. O tamanho é igualmente um fator importante na avaliação de toxicidade, onde partículas menores apresentam uma maior frequência de efeitos negativos. A prevalência de estudos com exposição de monoculturas imortalizadas a soluções comerciais de PS NPs, aliada à escassez de estudos com NPs ambientais, e à limitada adoção de modelos avançados, como organoides e sistemas de órgãos-em-chip, que melhor replicam as condições fisiológicas, constitui uma considerável lacuna no conhecimento científico. Finalmente, a falta de padronização de materiais e métodos complica a comparabilidade dos estudos e deve ser abordada em pesquisas futuras.
RESUMO - A poluição por nanoplásticos (NPs) tem emergido enquanto desafio ambiental global, com preocupações crescentes sobre o seu impacto na saúde humana. Porém, os efeitos adversos dos NPs nos diferentes sistemas de órgãos ainda não são totalmente compreendidos. Esta revisão sistemática consolida as atuais evidências sobre os efeitos biológicos dos NPs em modelos animais in vitro. Ademais examina o impacto do tamanho dos NPs, tipo de polímero e modificações químicas nos resultados toxicológicos e oferece recomendações para pesquisas futuras. Seguindo as diretrizes PRISMA, os artigos foram obtidos das bases de dados Web of Science, Scopus e Pubmed, e analisados para fornecer uma análise abrangente da toxicidade dos NPs em várias linhas celulares de múltiplos sistemas de órgãos. Observou-se uma maior frequência de efeitos negativos, devido à exposição a nanoplásticos, em linhas celulares do sistema respiratório, e uma frequência menor nos sistemas imune e hepático. As nanopartículas de poliestireno (PS) com carga positiva estão associadas a um maior potencial de toxicidade, comparativamente a partículas não modificadas ou com carga negativa, em todos os sistemas de órgãos. O tamanho é igualmente um fator importante na avaliação de toxicidade, onde partículas menores apresentam uma maior frequência de efeitos negativos. A prevalência de estudos com exposição de monoculturas imortalizadas a soluções comerciais de PS NPs, aliada à escassez de estudos com NPs ambientais, e à limitada adoção de modelos avançados, como organoides e sistemas de órgãos-em-chip, que melhor replicam as condições fisiológicas, constitui uma considerável lacuna no conhecimento científico. Finalmente, a falta de padronização de materiais e métodos complica a comparabilidade dos estudos e deve ser abordada em pesquisas futuras.
Description
Mestrado em Tecnologias Clínico-Laboratoriais
Keywords
Nanoplastics In vitro Cellular lines Cytotoxicity Organ system Nanoplásticos Linhas celulares Citotoxicidade Sistema de órgãos MTCL
Citation
Viana MR. Assessing the impact of nanoplastics in biological systems: a systematic review of in vitro animal studies [dissertation]. Lisboa: Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa/Instituto Politécnico de Lisboa; 2024.
Publisher
Instituto Politécnico de Lisboa, Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa