Elektrische Zell-Substrat-Sensorik zur Echtzeit-Bewertung von toxikologischen Profilen metallorganischer Gerüstverbindungen

Zusammenfassung

Die folgende Studie evaluiert das toxikologische Profil eines ausgewählten metallorganischen Gerüsts unter Verwendung der elektrischen Zellsubstrat-Impedanzmessung (ECIS), einer Echtzeit-Hochdurchsatz-Screening-Technik.

Zusammenfassung

Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) sind Hybride, die durch die Koordination von Metallionen und organischen Linkern in organischen Lösungsmitteln gebildet werden. Die Implementierung von MOFs in biomedizinischen und industriellen Anwendungen hat zu Bedenken hinsichtlich ihrer Sicherheit geführt. In dieser Arbeit wurde das Profil eines ausgewählten MOF, eines zeolithischen Imidazol-Gerüsts, bei Exposition bei menschlichen Lungenepithelzellen untersucht. Die Plattform für die Evaluierung war eine Echtzeittechnik (d. h. elektrische Zell-Substrat-Impedanzmessung [ECIS]). Diese Studie identifiziert und diskutiert einige der schädlichen Wirkungen des ausgewählten MOFs auf die exponierten Zellen. Darüber hinaus zeigt diese Studie die Vorteile der Verwendung der Echtzeitmethode gegenüber anderen biochemischen Assays für umfassende Zellbewertungen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass beobachtete Veränderungen im Zellverhalten auf eine mögliche Toxizität hindeuten könnten, die durch die Exposition gegenüber MOFs mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften und die Dosierung dieser verwendeten Gerüste induziert wird. Durch das Verständnis von Veränderungen im Zellverhalten sieht man die Möglichkeit, Safe-by-Design-Strategien von MOFs für biomedizinische Anwendungen zu verbessern, indem ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften spezifisch angepasst werden.

Einleitung

Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) sind Hybride, die durch die Kombination von Metallionen und organischen Linkern ^1,2 in organischen Lösungsmitteln gebildet werden. Aufgrund der Vielfalt solcher Kombinationen besitzen MOFs eine strukturelle Vielfalt³, eine einstellbare Porosität, eine hohe thermische Stabilität und große Oberflächen ^4,5. Diese Eigenschaften machen sie zu attraktiven Kandidaten für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Gasspeicherung ^6,7 bis zur Katalyse

Protokoll

1. ZIF-8-Synthese

1. Verwenden Sie für dieses Beispiel ein Massenverhältnis von 1:10:100 (Metall:Linker:Lösungsmittel), um das ZIF-8 zu synthetisieren. Messen Sie dazu Zinknitrat-Hexahydrat ab und notieren Sie die Messung. Verwenden Sie das Beispielmassenverhältnis, um die Menge zu berechnen, die für den Linker, 2-Methylimidazol und das Lösungsmittel (d. h. Methanol) benötigt wird.
2. Zinknitrat-Hexahydrat und Linker in zwei verschiedene Glasfläschchen geben. Die Hälfte der berechneten Menge Methanol wird zum Zinknitrat-Hexahydrat und die andere Hälfte zum Linker gegeben. Lassen Sie jede Lösung auflösen.
3. Kombinieren Sie die bei....

Diskussion

Frühere Analysen zeigten, dass ECIS verwendet werden kann, um das Verhalten von Zellen zu bewerten, die Analyten ausgesetzt sind (d. h. Kohlenstoffnanoröhren³⁵, Medikamente⁴³ oder Nanotonerde¹⁶). Darüber hinaus verwendeten Stueckle et al. ECIS, um die Toxizität von BEAS-2B-Zellen zu bewerten, die Nanotonerden und ihren Nebenprodukten ausgesetzt waren, und stellten fest, dass das zelluläre Verhalten und die Anheftung von den physikalisch-chemisch.......

Materialien

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