استشعار الركيزة الخلوية الكهربائية للتقييم في الوقت الحقيقي للملامح السمية للإطار المعدني العضوي

Summary

تقوم الدراسة التالية بتقييم الملف السمي لإطار معدني عضوي مختار باستخدام استشعار مقاومة الخلايا الكهربائية (ECIS) ، وهي تقنية فحص عالية الإنتاجية في الوقت الفعلي.

Abstract

الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي هجينة تتشكل من خلال تنسيق أيونات المعادن والروابط العضوية في المذيبات العضوية. أدى تنفيذ الأطر الفلزية العضوية في التطبيقات الطبية الحيوية والصناعية إلى مخاوف بشأن سلامتها. هنا ، تم تقييم ملف تعريف MOF المختار ، وهو إطار إيميدازول زيوليت ، عند التعرض للخلايا الظهارية الرئوية البشرية. كانت منصة التقييم تقنية في الوقت الفعلي (أي استشعار مقاومة الخلايا الكهربائية [ECIS]). تحدد هذه الدراسة وتناقش بعض الآثار الضارة للأطر الفلزية العضوية المختارة على الخلايا المكشوفة. علاوة على ذلك ، توضح هذه الدراسة فوائد استخدام طريقة الوقت الفعلي مقابل المقايسات الكيميائية الحيوية الأخرى لإجراء تقييمات شاملة للخلايا. وخلصت الدراسة إلى أن التغيرات الملحوظة في سلوك الخلية يمكن أن تلمح إلى السمية المحتملة الناجمة عن التعرض للأطر العضوية العضوية ذات الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة وجرعة تلك الأطر المستخدمة. من خلال فهم التغيرات في سلوك الخلية ، يتوقع المرء القدرة على تحسين استراتيجيات التصميم الآمنة للأطر العضوية العضوية لاستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية من خلال تصميم خصائصها الفيزيائية والكيميائية على وجه التحديد.

Introduction

الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي هجينة تتشكل من خلال مزيج من أيونات المعادن والروابط العضوية ^1,2 في المذيبات العضوية. نظرا لتنوع هذه المجموعات ، تمتلك الأطر الفلزية العضوية تنوعا هيكليا³ ، ومسامية قابلة للضبط ، واستقرارا حراريا عاليا ، ومساحات سطح عالية ^4,5. هذه الخصائص تجعلها مرشحة جذابة في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، من تخزين الغاز ^6,7 إلى الحفز^8,9 ، ومن عوامل التباين 10,11 إلى وحدات توصيل الأدوية ^12,13....

Protocol

1. توليف ZIF-8

1. لغرض هذا المثال ، استخدم نسبة كتلة 1: 10: 100 (المعدن: linker: المذيبات) لتجميع ZIF-8. لهذا ، قم بقياس سداسي هيدرات نترات الزنك ، وسجل القياس. استخدم مثال نسبة الكتلة لحساب الكمية اللازمة للرابط ، 2-ميثيل إيميدازول ، والمذيب (أي الميثانول).
2. ضع سداسي هيدرات نترات الزنك ورابطه في قنينتين زجاجيتين مختلفتين. أضف نصف الكمية المحسوبة من الميثانول إلى سداسي هيدرات نترات الزنك والنصف الآخر إلى الرابط. السماح لكل حل أن يذوب.
3. اجمع بين الحلين (أي المحاليل التي تحتوي على المعدن والرابط ، على التوالي). ضع الوعاء مع المحلول المدمج للتفاعل على لوحة تحريك وحركه عند 700 دورة في الدقيقة لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة (RT)....

النتائج

باستخدام خط خلية نموذجي شائع في المختبر³⁹ (BEAS-2B) ، تهدف هذه الدراسة إلى إثبات جدوى وقابلية تطبيق ECIS لتقييم التغيرات في سلوك الخلية عند التعرض ل MOF مركب في المختبر. تم استكمال تقييم هذه التغييرات بالتحليل من خلال المقايسات اللونية التقليدية.

تم تقييم الخصائص ?.......

Discussion

أظهر التحليل السابق أنه يمكن استخدام ECIS لتقييم سلوك الخلايا المعرضة للتحليلات (أي الأنابيب النانوية الكربونية³⁵ أو الأدوية⁴³ أو الطين النانوي¹⁶). علاوة على ذلك ، استخدم Stueckle et al. ECIS لتقييم سمية خلايا BEAS-2B المعرضة للطين النانوي ومنتجاته الثانوية ووجد أن .......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
4-[3-(4-idophenyl)-2-(4-nitrophenyl)-2H-5-tetrazolio]-1,3-benzene disulfonate (WST-1 assay)	Roche	5015944001
0.25% Trypsin-EDTA (1x)	Gibco	25255-056
100 mm plates	Corning	430167
1300 Series A2 biofume hood	Thermo Scientific	323TS
2510 Branson bath sonicator	Process Equipment & Supply, Inc.	251OR-DTH
2-methylimidazole, 97%	Alfa Aesar	693-98-1
5 mL sterile microtube	Argos Technologies	T2076S-CA
50 mL  tubes	Falcon	352098
96W10idf well plates	Applied Biophysics	96W10idf PET
96-well plates	Fisherbrand	FB012931
Biorender	Biorender	N/A
Countess cell counting chamber slides	Invitrogen	C10283
Countess II FL automated cell counter	Life Technologies	C0916-186A-0303
Denton Desk V sputter and carbon coater	Denton Vacuum	N/A
Dimethly sulfoxide	Corning	25-950-CQC
DPBS/Modified	Cytiva	SH30028.02
Dulbecco's modified Eagle medium	Corning	10-014-CV
ECIS-ZΘ	Applied Biophysics	ABP 1129
Excel	Microsoft	Version 2301
Falcon tubes (15 mL)	Corning	352196
Fetal bovine serum	Gibco	16140-071
FLUOstar OPTIMA plate reader	BMG LABTECH	413-2132
GraphPad Prism Software (9.0.0)	GraphPad Software, LLC	Version 9.0.0
HERAcell 150i CO2 Incubator	Thermo Scientific	50116047
Hitachi S-4700 Field emission scanning electron microscope equipped with energy dispersive X-ray	Hitachi High-Technologies Corporation	S4700 and EDAX TEAM analysis software
ImageJ software	National Institutes of Health	N/A
Immortalized human bronchial epithelial cells	American Type Culture Collection	CRL-9609
Isotemp freezer	Fisher Scientific
Methanol, 99%	Fisher Chemical	67-56-1
Parafilm sealing film	The Lab Depot	HS234526A
Penicillin/Steptomycin	Gibco	15140-122
Sorvall Legend X1R Centrifuge	Thermo Scientific	75004220
Sorvall T 6000B	DU PONT	T6000B
Trypan blue, 0.4% solution in PBS	MP Biomedicals, LLC	1691049
Vacuum Chamber	Belart	999320237
Zinc Nitrate Hexahydrate, 98% extra pure	Acros Organic	101-96-18-9