Titanium Dioxide Nanoparticle (TiO2 NP) Induces Toxic Effects on LA-9 Mouse Fibroblast Cell Line
Authors:   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Fattori Ana Carolina M. , Brassolatti Patrícia ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Feitosa Karina A. ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Matheus Pedrino ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Correia Ricardo de O. ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Albuquerque Yulli R. ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Rodolpho Joice M. de A. ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Luna Genoveva L. F. ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Cancino-Bernardi Juliana ,   Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia, Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, SP, Brazil,   Departamento de Química, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP, Brazil, Zucolotto Valtencir ,   Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia, Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, SP, Brazil, Speglich Carlos ,   Centro de Pesquisas, Desenvolvimento e Inovação Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES/Petrobras), Rio de Janeiro, RJ, Brazil, Rossi Karina N. Z. P. ,   Laboratório de Patologia e Biocompatibilidade, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil, Freitas Anibal Fernanda de ,   Laboratório de Inflamação e Doenças Infecciosas, Departamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brazil
Published: March 2023

Background/Aims: Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) are extensively applied in the industry due to their photocatalytic potential, low cost, and considerably low toxicity. However, new unrelated physicochemical properties and the wide use of nanoparticles brought concern about their toxic effects. Thereby, we evaluated the cytotoxicity of a TiO2 NP composed of anatase and functionalized with sodium carboxylate ligands in a murine fibroblast cell line (LA-9). Methods: Scanning Electron Microscopy (SEM), Dynamic Light Scattering (DLS), and ATR-FTIR spectroscopy were applied to determine nanoparticle physicochemical properties. The cell viability (MTT assay) and clonogenic survival were analyzed in fibroblasts exposed to TiO2 NP (50, 150, and 250 µg/mL) after 24h. Moreover, oxidative stress, proinflammatory state, and apoptosis were evaluated after 24h. Results: TiO2 NP characterization showed an increased hydrodynamic size (3.57 to 7.62 nm) due to solvent composition and a heterogeneity dispersion in water and cell culture media. Also, we observed a zeta potential increased from -20 to -11 mV in function of protein adsorption. TiO2 NP reduced fibroblast cell viability and induced ROS production at the highest concentrations (150 and 250 µg/mL). Moreover, TiO2 NP reduced the fibroblasts clonogenic survival at the highest concentration (250 µg/mL) on the 7th day after the 24h exposure. Nevertheless, TiO2 NP did not affect the fibroblast proinflammatory cytokines (IL-6 and TNF) secretion at any condition. Early and late apoptotic fibroblast cells were detected only at 150 µg/mL TiO2 NP after 24h. Conclusion: Probably, TiO2 NP photocatalytic activity unbalanced ROS production which induced apoptosis and consequently reduced cell viability and metabolic activity at higher concentrations.