Il seguente studio valuta il profilo tossicologico di una struttura metallo-organica selezionata utilizzando il rilevamento dell'impedenza della cellula-substrato elettrico (ECIS), una tecnica di screening in tempo reale e ad alto rendimento.
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Articolo metodologico
Rilevamento elettrico cellula-substrato per la valutazione in tempo reale dei profili tossicologici della struttura metallo-organica
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono ibridi formati attraverso la coordinazione di ioni metallici e leganti organici in solventi organici. L'implementazione dei MOF in applicazioni biomediche e industriali ha sollevato preoccupazioni per quanto riguarda la loro sicurezza. In questo caso, il profilo di un MOF selezionato, una struttura zeolitica imidazolica, è stato valutato dopo l'esposizione a cellule epiteliali polmonari umane. La piattaforma per la valutazione era una tecnica in tempo reale (ad esempio, il rilevamento dell'impedenza della cella elettrica-substrato [ECIS]). Questo studio identifica e discute alcuni degli effetti deleteri del MOF selezionato sulle cellule esposte. Inoltre, questo studio dimostra i vantaggi dell'utilizzo del metodo in tempo reale rispetto ad altri saggi biochimici per valutazioni cellulari complete. Lo studio conclude che i cambiamenti osservati nel comportamento cellulare potrebbero suggerire una possibile tossicità indotta dall'esposizione a MOF di diverse caratteristiche fisico-chimiche e dal dosaggio di tali strutture utilizzate. Comprendendo i cambiamenti nel comportamento cellulare, si prevede la capacità di migliorare le strategie di sicurezza fin dalla progettazione dei MOF da utilizzare per applicazioni biomediche, adattando in modo specifico le loro caratteristiche fisico-chimiche.
Introduzione
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono ibridi formati attraverso la combinazione di ioni metallici e linker organici 1,2 in solventi organici. A causa della varietà di tali combinazioni, i MOF possiedono diversità strutturale3, porosità regolabile, elevata stabilità termica ed elevate aree superficiali 4,5. Tali caratteristiche li rendono candidati interessanti in una varietà di applicazioni, dallo stoccaggio di gas 6,7 alla catalisi8,9, e dai mezzi di co....
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Protocollo
1. Sintesi di ZIF-8
- Ai fini di questo esempio, utilizzare un rapporto di massa 1:10:100 (metallo:linker:solvente) per sintetizzare lo ZIF-8. Per questo, misurare il nitrato di zinco esaidrato e registrare la misurazione. Utilizzare il rapporto di massa di esempio per calcolare la quantità necessaria per il linker, il 2-metilimidazolo e il solvente (cioè il metanolo).
- Mettere l'esaidrato di nitrato di zinco e il linker in due diverse fiale di vetro. Aggiungere metà della quantità calcolata di metanolo al nitrato di zinco esaidrato e l'altra metà al linker. Lasciare che ogni soluzione si sciolga.
- Combinare le due soluzioni ....
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Risultati
Utilizzando una comune linea cellulare modello in vitro 39 (BEAS-2B), questo studio mirava a dimostrare la fattibilità e l'applicabilità dell'ECIS per valutare i cambiamenti nel comportamento cellulare in seguito all'esposizione a un MOF sintetizzato in laboratorio. La valutazione di questi cambiamenti è stata integrata dall'analisi mediante saggi colorimetrici convenzionali.
Le caratteristiche fisico-chimiche del quadro sono state prima valutate per garantire .......
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Discussione
Analisi precedenti hanno mostrato che l'ECIS potrebbe essere utilizzato per valutare il comportamento delle cellule esposte agli analiti (ad esempio, nanotubi di carbonio35, farmaci43 o nanoargille16). Inoltre, Stueckle et al. hanno utilizzato ECIS per valutare la tossicità delle cellule BEAS-2B esposte alle nanoargille e ai loro sottoprodotti e hanno scoperto che il comportamento cellulare e l'attaccamento dipendevano dalle caratteristiche fisico-ch.......
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Dichiarazioni
Gli autori non segnalano conflitti di interesse in questo lavoro.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato finanziato in parte dal programma T32 del National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) (T32 GM133369) e dalla National Science Foundation (NSF 1454230). Inoltre, vengono riconosciute le strutture di ricerca condivise della WVU e l'assistenza e il supporto di biofisica applicata.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 4-[3-(4-idofenil)-2-(4-nitrofenil)-2H-5-tetrazolio]-1,3-benzene disolfonato (saggio WST-1) | Roche | 5015944001 | |
| 0,25% Tripsina-EDTA (1x) | Gibco | 25255-056 | |
| Piastre da 100 mm | Corning | 430167 | |
| 1300 Serie A2 cappa biofumi | Thermo Scientific | 323TS | |
| 2510 Nuotatore da bagno Branson | Apparecchiature di processo e Fornitura, Inc. | 251OR-DTH | |
| 2-metilimidazolo, 97% | Alfa Aesar | 693-98-1 | |
| Microprovetta sterile da 5 mL | Argos Technologies | T2076S-CA | |
| Provette da 50 mL | Piastre | ||
| 96W10idf | Biofisica applicata | 96W10idf Piastre a | |
| Fisherbrand | FB012931 | ||
| Biorender | Biorender | N/A | |
| Vetrini per camera di conteggio delle cellule Countess | Invitrogen | C10283 | |
| Contatore di cellule automatizzato Countess II FL | Life Technologies | C0916-186A-0303 | |
| Denton Desk V sputter e carbon coater | Denton Vacuum | N/A | |
| Solossido dimettali | Corning | 25-950-CQC | |
| DPBS/Cytiva modificata | SH30028.02 | ||
| Eagle modificata di Dulbecco media | Corning | 10-014-CV | |
| ECIS-ZΘ | Biofisica applicata | ABP 1129 | |
| Excel | Microsoft | Versione 2301 | |
| Provette Falcon (15 mL) | Corning | 352196 | |
| Siero fetale bovino | Gibco | 16140-071 | |
| FLUOstar OPTIMA lettore di piastre | BMG LABTECH | 413-2132 | |
| GraphPad Prism Software (9.0.0) | GraphPad Software, LLC | Versione 9.0.0 | |
| Incubatore HERAcell 150i CO2 Thermo | Scientific | 50116047 | |
| Hitachi S-4700 Microscopio elettronico a scansione ad emissione di campo dotato di raggi X a dispersione di energia. | Hitachi High-Technologies Corporation | S4700 e EDAX TEAM | |
| Software ImageJ National | Institutes of Health | N/A | |
| Cellule epiteliali bronchiali umane immortalizzate | Collezione di colture di tipo americano | CRL-9609 | |
| Congelatore Isotemp | Fisher Scientific | ||
| Metanolo, 99% | Fisher Chemical | 67-56-1 | |
| Pellicola sigillante | Parafilm Il deposito | di laboratorio HS234526A | |
| Penicillina/Steptomicina | Gibco | 15140-122 | |
| Centrifuga Sorvall Legend X1R. | Thermo Scientific | 75004220 | |
| Sorvall T 6000B | DU PONT | T6000B | |
| Trypan blue, soluzione allo 0,4% in PBS | MP Biomedicals, LLC | 1691049 | |
| Camera a vuoto | Belart | 999320237 | |
| Nitrato di zinco esaidrato, Acros Organic extra puro al 98% | 101-96-18-9 |
Riferimenti
- Tamames-Tabar, C., et al. Cytotoxicity of nanoscaled metal-organic frameworks. Journal of Materials Chemistry. B. 2 (3), 262-271 (2014).
- Lin, W. X., et al. Low cytotoxic metal-organic frameworks as temperature-responsive drug carriers. ChemP....
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Ristampe e permessi
