Přejít k obsahu


The impact of silica encapsulated cobalt zinc ferrite nanoparticles on DNA, lipids and proteins of rat bone marrow mesenchymal stem cells

Citace:
NOVOTNA, B., TURNOVCOVÁ, K., VEVERKA, P., RÖßNER, P., BAGRYANTSEVA, Y., HERYNEK, V., ŽVÁTORA, P., VOSMANSKÁ, M., KLEMENTOVÁ, M., SYKOVÁ, E., JENDELOVÁ, P. The impact of silica encapsulated cobalt zinc ferrite nanoparticles on DNA, lipids and proteins of rat bone marrow mesenchymal stem cells. Nanotoxicology, 2016, roč. 10, č. 6, s. 662-670. ISSN: 1743-5390
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: The impact of silica encapsulated cobalt zinc ferrite nanoparticles on DNA, lipids and proteins of rat bone marrow mesenchymal stem cells
Rok vydání: 2016
Autoři: Bozena Novotna , Karolína Turnovcová , Pavel Veverka , Pavel Rößner , Yana Bagryantseva , Vít Herynek , Pavel Žvátora , Magda Vosmanská , RNDr. Mariana Klementová Ph.D. , Eva Syková , Pavla Jendelová
Abstrakt CZ: Nanomateriály jsou v současnosti předmětem intenzivního výzkumu díky jejich možnému využití na poli biomedicíny, optiky a elektroniky. Připravili jsme a testovali nanočástice na bázi feritů s kobaltem a zinkem (Co0.5Zn0.5Fe2O4+? [CZF-NPs]) obalované amorfní silikou, které by měly sloužit jako kontrastní látka pro sledování transplantovaných buněk v organismu pomocí magnetické rezonance (MRI). Potkaní mesenchymální buňky (rMSC) byly inkubovány 48 h s nízkou, střední nebo vysokou koncentrací (0,05, 0,11 nebo 0,55 mmol) nanočástic nebo se silikou (Si-NPs, 0,11 mmol) sloužící jako negativní kontrola. Internalizace nanočástic byla potvrzena pomocí elektronové transmisní mikroskopie. Biologické účinky byly hodnoceny ihned po expozici a po dalších 72 h v čerstvém médiu bez nanočástic. Pomocí značení annexinem V/PI nebyl odhalen žádný rozdíl v cytotoxicitě (v úmrtnosti buněk, pozn. překl.) mezi jednotlivými skupinami buněk, pouze nejvyšší koncentrace nanočástic snížila přírůstek buněk a zvýšila poškození DNA, které se projevilo jako vyšší počet zlomů a oxidovaných bází. U těchto buněk bylo nalezeno také zvýšení koncentrace 15-F2t-isoprostanu a karbonylových skupin, což svědčilo pro oxidativní poškození u tohoto vzorku. Žádné poškození (makromolekul) nebylo pozorováno u nízké koncentrace nanočástic. I buňky inkubované s touto nejnižší koncentrací nanočástic prokázaly dostatečné relaxační časy v opakovaných MRI experimentech a ICP-MS potvrdila dostatečné množství nanočástic uvnitř buněk. Tyto výsledky podporují možné využití silikou obalovaných CZF-NPs v nízkých netoxických koncentracích jako intracelulární kontrastní látky pro MRI.
Abstrakt EN: Nanomaterials are currently the subject of intense research due to their wide variety of potential applications in the biomedical, optical and electronic fields. We prepared and tested cobalt zinc ferrite nanoparticles (Co0.5Zn0.5Fe2O4+? [CZF-NPs]) encapsulated by amorphous silica in order to find a safe contrast agent and magnetic label for tracking transplanted cells within an organism using magnetic resonance imaging (MRI). Rat mesenchymal stem cells (rMSCs) were labeled for 48 h with a low, medium or high dose of CZF-NPs (0.05; 0.11 or 0.55 mM); silica NPs (Si-NPs; 0.11 mM) served as a positive control. The internalization of NPs into cells was verified by transmission electron microscopy. Biological effects were analyzed at the end of exposure and after an additional 72 h of cell growth without NPs. Compared to untreated cells, Annexin V/Propidium Iodide labeling revealed no significant cytotoxicity for any group of treated cells and only a high dose of CZF-NPs slowed down cell proliferation and induced DNA damage, manifested as a significant increase of DNA-strand breaks and oxidized DNA bases. This was accompanied by high concentrations of 15- F2t-isoprostane and carbonyl groups, demonstrating oxidative injury to lipids and proteins, respectively. No harmful effects were detected in cells exposed to the low dose of CZF-NPs. Nevertheless, the labeled cells still exhibited an adequate relaxation rate for MRI in repeated experiments and ICP-MS confirmed sufficient magnetic label concentrations inside the cells. The results suggest that the silica-coated CZF-NPs, when applied at a non-toxic dose, represent a promising contrast agent for cell labeling.
Klíčová slova

Zpět

Patička