Summary

सेल संस्कृति में और Drosophila मेलेनोगैस्टर में जस्ता ऑक्साइड नैनोकणों का विषाक्तता अध्ययन

Published: September 19, 2019
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Summary

हम विशेष रूप से जस्ता ऑक्साइड नैनोकणों (nO NPs) के विषाक्त प्रोफाइल का मूल्यांकन करने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं, मानव एमआरसी 5 फेफड़ों के फाइब्रोब्लास्ट्स में सेल मौत के प्रकार और फल मक्खी Drosophilaमें ROS गठन .

Abstract

जिंक ऑक्साइड नैनोकणों (nO NPs) अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, लेकिन nO एनपी संबद्ध विषाक्तता पर रिपोर्टों की संख्या हाल के वर्षों में तेजी से वृद्धि हुई है. हालांकि, अध्ययन है कि nO एनपी प्रेरित विषाक्तता के लिए अंतर्निहित तंत्र स्पष्ट अल्प कर रहे हैं. हमने इन विट्रो और विवो प्रयोगात्मक मॉडलदोनों का उपयोग करके nO NPs की विषाक्तता प्रोफाइल निर्धारित किया है। सेल व्यवहार्यता में एक महत्वपूर्ण कमी देखी गई थी $nO एनपी उजागर MRC5 फेफड़ों फाइब्रोब्लास्ट्स, दिखा रहा है कि nO एन पी एस साइटोटॉक्सिक प्रभाव डालती है। इसी प्रकार, दिलचस्प बात यह है कि एन ओ एन पी के संपर्क में आने वाले आंत ने फल मक्खी ड्रोसोफिलामें प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के स्तर (आरओएस) में नाटकीय वृद्धि का प्रदर्शन किया। उपभोक्ताओं द्वारा एन ओ एन पी के बढ़ते उपयोग के लिए जोखिम मूल्यांकन स्थापित करने के लिए और अधिक गहन अध्ययन किए जाने की आवश्यकता है।

Introduction

नैनो प्रौद्योगिकी नैनोसाइज़्ड सामग्री के अनुप्रयोग को संदर्भित करता है जो सभी वैज्ञानिक क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जिसमें चिकित्सा, सामग्री विज्ञान, और जैव रसायन शामिल हैं। उदाहरण के लिए, एन ओ एन पी जो उनकी पराबैंगनी प्रकीर्णन, रासायनिक संवेदन, और एंटी-माइक्रोबायल गुणों, साथ ही उच्च विद्युत चालकता के लिए जाना जाता है, खाद्य पैकेजिंग, सौंदर्य प्रसाधन जैसे विभिन्न उपभोक्ता उत्पादों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है, वस्त्र, रबर, बैटरी, ऑटोमोबाइल पूंछ गैस उपचार के लिए उत्प्रेरक, और जैव चिकित्सा से संबंधित अनुप्रयोगों1,2,3.

तथापि, एन ओ एनपी आधारित उत्पादों के बढ़ते अनुप्रयोगों, जिससे एन ओ एनपी के मानव जोखिम में वृद्धि हुई है, ने मानव स्वास्थ्य पर उनके संभावित प्रतिकूल प्रभावों पर चिंता व्यक्त की है। इन विट्रो सेलुलर अध्ययनों की एक संख्या का प्रदर्शन किया है कि nO एन पी ऑक्सीडेटिव तनाव, autophagy से संबंधित साइटोटॉक्सिसिटी, सूजन, और जीनोटॉक्सिसिटी4,5,6,7,8 प्रेरित कर सकते हैं . विशेष रूप से, nO NPs की विषाक्तता को $n के विघटन के कारण माना जाता है n 2+ आयनों को मुक्त करने के लिए, साथ ही nO की सतह प्रतिक्रिया, सेलुलर आयनिक और चयापचय असंतुलन है कि बिगड़ा आयनिक homeostasis और एक के साथ जुड़े हुए हैं में जिसके परिणामस्वरूप आयनपरिवहन4 ,7,9,10का निषेध . महत्वपूर्ण बात, अध्ययनों से पता चला है कि प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों की पीढ़ी (आरओएस) प्राथमिक तंत्र में से एक है जो कि एन ओ एन पी एस-संबद्ध विषाक्तता के अंतर्निहित है। ROS अपमान के बाद अपर्याप्त एंटी ऑक्सीडेटिव गतिविधि साइटोटॉक्सिसिटी और डीएनए क्षति9प्राप्त करने के लिए जिम्मेदार होना दिखाया गया है। एन ओ एन पी के जहरीले प्रभाव भी पशु मॉडलों में सूचित किए गए हैं , जिनमें कृंतक1, जेब्राफिश11,12, साथ ही अकशेरुकी ड्रोसोफिला13भी शामिल हैं .

Drosophila रासायनिक संस्थाओं और नैनो सामग्री (एनएम)14,15की विषाक्तता स्क्रीनिंग के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित वैकल्पिक पशु मॉडल के रूप में कार्य करता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि मानव और Drosophila के बीच आनुवंशिक और शारीरिक समानता के उच्च स्तर है कि इस तरह के एनएम के रूप में पर्यावरण contaminants के लिए जैविक प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन करने के लिए एक में विवो मॉडल के रूप में Drosophila के उपयोग को सही ठहराते हैं 16. इसके अलावा, इसके छोटे आकार, लघु आयु, आनुवंशिक अमेठी, और आसान और लागत प्रभावी रखरखाव के कारण ड्रोसोफिला का उपयोग करने के कई फायदे हैं। इसके अलावा, Drosophila व्यापक रूप से आनुवंशिकी, आणविक और विकासात्मक जीव विज्ञान के अध्ययन के लिए अपनाया गया है, कभी के बाद से अपनी पूरी जीनोम पूरी तरह से साल पहले 2000 में अनुक्रम था, इसलिए यह उच्च throughput स्क्रीनिंग की एक किस्म के लिए उपयुक्त बनाने और अनसुलझे जैविक प्रश्नों से निपटने के लिए17,18,19,20,21. हाल के वर्षों में द्रौपदी में विभिन्न प्रकार के एनपी का उपयोग करके इम्यूनोटॉक्सिसिटी से संबंधित अनेक अध्ययनों की सूचना15,22,23,24में प्राप्त की गई है . Drosophila का उपयोग कर अध्ययन से प्राप्त इस मौलिक नए ज्ञान नैनोटॉक्सिलोजी की हमारी समझ में और अधिक अंतर्दृष्टि प्रदान करने में मदद मिली है।

ROS साइटोटॉक्सिसिटी और जेनोटॉक्सिसिटी के लिए एक प्रसिद्ध अपराधी है जो एन पी एस, विशेष रूप से धातु आधारित एन पी एस25के कारण होता है। ROS आणविक ऑक्सीजन की तुलना में उच्च प्रतिक्रियाशील गुणों के साथ ऑक्सीजन युक्त रासायनिक प्रजातियों रहे हैं। मुक्त कण जैसे सुपरऑक्साइड आमूल-चूल (व्2-)तथा यहां तक कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड (ह2व्2) जैसे गैर-मूली अणु भी रॉस के रूप में कार्य कर सकते हैं। सामान्य शारीरिक स्थिति के तहत, वे सेलुलर homeostasis बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं26, हालांकि, अत्यधिक ROS अत्यधिक उत्पादन या एंटीऑक्सीडेंट रक्षा प्रणाली के dyregation के कारण ऑक्सीडेटिव तनाव पैदा कर सकता है, प्रोटीन को नुकसान करने के लिए अग्रणी, लिपिड और deoxyribonucleic एसिड (डीएनए)27| उदाहरण के लिए, के रूप में ROS स्तर में वृद्धि और glutathione (GSH) स्तर सहवर्ती रूप से कम हो जाती है, एडेनोसाइन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) संश्लेषण के विघटन जगह लेता है और लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज (LDH) स्तर मध्यम में बढ़ जाती है, सेल मौत27में समापन .

यहाँ, हम nO एन पी एस के संभावित प्रतिकूल प्रभाव निर्धारित करने के लिए सुसंस्कृत स्तनधारी कोशिकाओं और Drosophila का उपयोग कर सेलुलर और आनुवंशिक विश्लेषण प्रदर्शन के लिए प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं. nO NPs के विषाक्तता अध्ययन के लिए प्रयुक्त विधि का अवलोकन चित्र 1 में दर्शायागया है।

Protocol

1. फ्लोरोसेंट सक्रिय सेल छंटनी (FACS) लाइव पर विश्लेषण / 15 मिनट के लिए निलंबन में Sonicate nO एन पी एस. सुसंस्कृत कोशिकाओं के उपचार के लिए 1 मिलीग्राम/एमएल जेडएनओ एनपी स्टॉक समाधान का उपयोग करते हुए विभिन्न सा…

Representative Results

एनपी उजागर कोशिकाओं सेल धुंधला अभिकर्मक किट के साथ संसाधित किया गया, प्रवाह साइटोमेट्री का उपयोग कर सेल छँटाई के बाद. [nO एनपी इलाज कोशिकाओं (नीचे, दाएँ पैनल) जल्दी के एक उच्च प्रतिशत प्रदर्श?…

Discussion

आदेश में अगर nO एनपी MRC5 फाइब्रोब्लास्ट्स में apoptosis प्रेरित कर सकते हैं का आकलन करने के लिए, हम प्रवाह साइटोमेट्री का उपयोग करने के लिए नेक्रोटिक या apoptotic सेल मौत से कोशिकाओं को अलग. सामान्य जीवित कोशिकाओं में…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

अध्ययन अनुदान संख्या R706-000-043-490 द्वारा समर्थित किया गया था. यह अध्ययन अनुदान प्रायोजक के दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

Materials

15% Methyl 4-Hydroxybenzoate Sigma Aldrich
4% Paraformaldehyde Sigma Aldrich P6148
Bacto Agar BD biosciences
cncCK6/TM3, Sb a gift from Dr. Kerppola T
cornmeal, glucose, yeast brewer Sigma Aldrich
CyAn ADP with Summit Software DAKO https://flow.usc.edu/files/2014/07/BC-Cyan-ADP-User-Guide-2016.pdf
Dihydroethidium (Hydroethidine) Thermo Fisher Scientific D11347
FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit I BD biosciences 556547
Fluorescent microscope Olympus
Glucolin Supermarket
Image J software NIH
MRC5 human lung fibroblast ATCC CCL-171
Schneider’s Drosophila medium Thermo Fisher Scientific 21720-024
vectashield antifade mounting medium with DAPI Vector Laboratories H-1200
wild- type Canton-S; Sod2N308/CyO NIG-FLY
Zinc Oxide Nanoparticles Sigma Aldrich 721077 Refer Sheet 2

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Ng, C. T., Ong, C. N., Yu, L. E., Bay, B. H., Baeg, G. H. Toxicity Study of Zinc Oxide Nanoparticles in Cell Culture and in Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (151), e59510, doi:10.3791/59510 (2019).

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