Détection électrique cellule-substrat pour l’évaluation en temps réel des profils toxicologiques des structures organométalliques

Résumé

L’étude suivante évalue le profil toxicologique d’un cadre métallo-organique sélectionné à l’aide de la détection d’impédance cellule-substrat électrique (ECIS), une technique de criblage à haut débit en temps réel.

Résumé

Les structures organométalliques (MOF) sont des hybrides formés par la coordination d’ions métalliques et de liants organiques dans des solvants organiques. La mise en œuvre des MOF dans les applications biomédicales et industrielles a suscité des inquiétudes quant à leur sécurité. Ici, le profil d’un MOF sélectionné, un cadre d’imidazole zéolitique, a été évalué lors de l’exposition à des cellules épithéliales pulmonaires humaines. La plate-forme d’évaluation était une technique en temps réel (c’est-à-dire la détection d’impédance cellule-substrat électrique [ECIS]). Cette étude identifie et discute certains des effets délétères du MOF sélectionné sur les cellules exposées. De plus, cette étude démontre les avantages de l’utilisation de la méthode en temps réel par rapport à d’autres tests biochimiques pour des évaluations cellulaires complètes. L’étude conclut que les changements observés dans le comportement cellulaire pourraient faire allusion à une éventuelle toxicité induite lors de l’exposition à des MOF de différentes caractéristiques physico-chimiques et au dosage de ces cadres utilisés. En comprenant les changements dans le comportement des cellules, on entrevoit la possibilité d’améliorer les stratégies de sécurité dès la conception des MOF à utiliser pour des applications biomédicales en adaptant spécifiquement leurs caractéristiques physico-chimiques.

Introduction

Les structures organométalliques (MOF) sont des hybrides formés par la combinaison d’ions métalliques et de liants organiques ^1,2 dans des solvants organiques. En raison de la variété de ces combinaisons, les MOF possèdent une diversité structurelle³, une porosité accordable, une stabilité thermique élevée et des surfaces élevées ^4,5. De telles caractéristiques en font des candidats attrayants dans une variété d’applications, du stockage de gaz ^6,7 à la catalyse^8,....

Protocole

1. Synthèse du ZIF-8

1. Pour les besoins de cet exemple, utilisez un rapport de masse de 1:10:100 (métal:linker:solvant) pour synthétiser le ZIF-8. Pour cela, mesurez le nitrate de zinc hexahydraté et enregistrez la mesure. Utilisez l’exemple de rapport massique pour calculer la quantité nécessaire pour le linker, le 2-méthylimidazole et le solvant (c’est-à-dire le méthanol).
2. Placez le nitrate de zinc hexahydraté et le linker dans deux flacons en verre différents. Ajouter la moitié de la quantité calculée de méthanol au nitrate de zinc hexahydraté et l’autre moitié au linker. Laisser chaque solution se dissoudre.
3. Combinez le....

Discussion

Des analyses antérieures ont montré que l’ECIS pouvait être utilisée pour évaluer le comportement des cellules exposées à des analytes (c’est-à-dire des nanotubes de carbone³⁵, des médicaments⁴³ ou des nanoargiles¹⁶). De plus, Stueckle et al. ont utilisé l’ECIS pour évaluer la toxicité des cellules BEAS-2B exposées à des nanoargiles et à leurs sous-produits et ont constaté que le comportement cellulaire et l’attachement dépen.......

matériels

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