1. In vitro evaluation of biomechanical and biochemical changes drug-induced in cells using Atomic Force Microscopy and Raman Spectroscopy
- Author
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Silva, Elaine Cristina Oliveira da, Fonseca, Eduardo Jorge da Silva, Souza, Samuel Teixeira de, Silva, Ueslen Rocha, Silva, Anielle Christine Almeida, Barreto, Emiliano de Oliveira, and Ayala, Alejandro Pedro
- Subjects
Semaforina-3A ,p-Coumaric acid ,Células - Elasticidade ,Dexamethasone ,Análise multivariada ,Macrófagos ,A549 cells ,Semaphorin 3A ,Flavonoides ,Células A549 ,Flavonoids ,Thymocytes ,Macrophages ,Dexametasona ,Células - Rugosidade superficial ,Roughness ,Inflammatory Process ,Elasticity ,Análise espectral Raman ,Atomic Force Microscopy ,Multivariate Statistical Methods ,Timócitos ,Raman spectroscopy ,CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA [CNPQ] ,Microscopia de Força Atômica ,Leishmania amazonensis - Abstract
In this work, atomic force microscopy and Raman spectroscopy were used to evaluate druginduced biomechanical and biochemical changes in biological cells. First, an atomic force microscope was used to investigate the effects of treatment with Semaphorin 3A on the biomechanical properties of thymocytes, through the analysis of morphology, membrane roughness and cell elasticity. The results indicated that treatment with Semaphorin 3A directly affected these properties, inducing the formation of filopodia, increasing stiffness and roughness of the cell membrane due to rearrangement of the cytoskeleton. In the second study, based on the changes observed in the Raman spectra, the drug-induced anti-inflammatory response in A549 cells was evaluated through a comparative analysis of the actions of dexamethasone and p-coumaric acid. The results of this study indicated that both drugs were efficient in the inflammatory process. However, a joint analysis of the Raman technique with multivariate statistical methods revealed different action mechanisms of the drugs, indicating p-coumaric acid as a natural therapeutic compound for the treatment of inflammatory lung diseases. Additionally, the Raman technique was also used to investigate mechanisms of cell death induced by flavonoids in macrophages infected with Leishmania amazonensis promastigotes. The biochemical changes observed in Raman spectra were associated with markers of cell death. Such alterations evidenced the major molecular mechanisms induced by flavonoids in cell behavior. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Neste trabalho, a microscopia de força atômica e a espectroscopia Raman foram utilizadas para avaliar alterações biomecânicas e bioquímicas induzidas por fármacos em células biológicas. Primeiramente, um microscópio de força atômica foi usado para investigar os efeitos do tratamento com Semaforina 3A nas propriedades biomecânicas de timócitos, por meio das análises da morfologia, rugosidade da membrana e elasticidade celular. Os resultados indicaram que o tratamento com Semaforina 3A afetou diretamente tais propriedades, induzindo a formação de filopódios, aumentando a rigidez e a rugosidade da membrana celular devido ao rearranjo do citoesqueleto. No segundo estudo, com base nas alterações observadas nos espectros Raman, a resposta anti-inflamatória induzida por fármacos em células A549 foi avaliada através de uma análise comparativa das ações da dexametasona e do ácido p-cumárico. Os resultados deste estudo indicaram que ambos os fármacos foram eficientes no processo inflamatório. No entanto, uma análise conjunta da técnica Raman com métodos estatísticos multivariados, revelou diferentes mecanismos de ação dos fármacos, indicando o ácido p-cumárico como um composto terapêutico natural para o tratamento de doenças inflamatórias pulmonares. Adicionalmente, a técnica Raman também foi usada para investigar mecanismos de morte celular induzidos por flavonoides em macrófagos infectados com promastigotas de Leishmania amazonensis. As alterações bioquímicas observadas nos espectros Raman foram associadas a marcadores de morte celular. Tais alterações evidenciaram os principais mecanismos moleculares induzidos pelos flavonoides no comportamento celular.
- Published
- 2019