חישת מצע תא חשמלי להערכה בזמן אמת של פרופילים טוקסיקולוגיים של מסגרת מתכת-אורגנית

Summary

המחקר הבא מעריך את הפרופיל הטוקסיקולוגי של מסגרת מתכתית-אורגנית נבחרת המשתמשת בחישת עכבת תא חשמלי (ECIS), טכניקת סינון בזמן אמת ובתפוקה גבוהה.

Abstract

מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs) הן הכלאות הנוצרות באמצעות תיאום של יוני מתכת ומקשרים אורגניים בממסים אורגניים. היישום של MOFs ביישומים ביו-רפואיים ותעשייתיים הוביל לחששות לגבי בטיחותם. כאן, הפרופיל של MOF נבחר, מסגרת אימידזול זאוליטית, הוערך על ידי חשיפה לתאי אפיתל ריאה אנושיים. הפלטפורמה להערכה הייתה טכניקה בזמן אמת (כלומר, חישת עכבת תא חשמלי [ECIS]). מחקר זה מזהה ודן בכמה מההשפעות המזיקות של MOF שנבחר על התאים החשופים. יתר על כן, מחקר זה מדגים את היתרונות של שימוש בשיטה בזמן אמת לעומת בדיקות ביוכימיות אחרות להערכות תאים מקיפות. המחקר מסכם כי שינויים נצפים בהתנהגות התא יכולים לרמוז על רעילות אפשרית הנגרמת על ידי חשיפה MOFs בעלי מאפיינים פיסיקוכימיים שונים ואת המינון של מסגרות אלה בשימוש. על ידי הבנת השינויים בהתנהגות התא, אנו צופים את היכולת לשפר אסטרטגיות בטוחות על ידי תכנון של MOFs שישמשו ליישומים ביו-רפואיים על ידי התאמה ספציפית של המאפיינים הפיזיקוכימיים שלהם.

Introduction

מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs) הן הכלאות הנוצרות באמצעות שילוב של יוני מתכת ומקשרים אורגניים ^1,2 בממסים אורגניים. בשל מגוון שילובים כאלה, MOFs הם בעלי מגוון מבני³, נקבוביות מתכווננת, יציבות תרמית גבוהה ושטחי פנים גבוהים ^4,5. מאפיינים אלה הופכים אותם למועמדים אטרקטיביים במגוון יישומים, החל מאחסון גז^6,7 ועד קטליזה^8,9, ומסוכני ניגוד 10,11 ועד יחידות אספקת תרופות^12,13.

Protocol

1. סינתזת ZIF-8

1. לצורך דוגמה זו, השתמש ביחס מסה של 1:10:100 (מתכת:מקשר:ממס) כדי לסנתז את ZIF-8. לשם כך, למדוד אבץ חנקתי hexahydrate, ולהקליט את המדידה. השתמש ביחס המסה לדוגמה כדי לחשב את הכמות הדרושה עבור המקשר, 2-methylimidazole, ואת הממס (כלומר, מתנול).
2. מניחים את אבץ חנקתי hexahydrate ו linker לתוך שני בקבוקוני זכוכית שונים. הוסף מחצית מהכמות המחושבת של מתנול להקסהידראט אבץ חנקתי ואת המחצית השנייה למקשר. אפשר לכל פתרון להתמוסס.
3. שלבו בין שני הפתרונות (כלומר, תמיסות המכילות את המתכת ואת המקשר, בהתאמה). מניחים את המיכל עם התמיסה המשולבת לתגובה על צלחת ערבוב ומערבבים במהירות 700 סל"ד במשך 24 שעות בטמפרטורת החדר (RT).

תוצאות

באמצעות מודל משותף במבחנה ^{קו תא 39} (BEAS-2B), מחקר זה נועד להדגים את ההיתכנות והישימות של ECIS כדי להעריך שינויים בהתנהגות התא בעת חשיפה ל- MOF מסונתז במעבדה. הערכת שינויים אלה הושלמה על ידי ניתוח באמצעות בדיקות קולורימטריות קונבנציונליות.

המאפיינים הפיזיקוכימיים .......

Discussion

ניתוח קודם הראה כי ECIS יכול לשמש כדי להעריך את ההתנהגות של תאים שנחשפו לאנליטים (כלומר, ננו-צינוריות פחמן³⁵, תרופות⁴³, או ננו-חימר¹⁶). יתר על כן, Stueckle et al. השתמשו ECIS כדי להעריך את הרעילות של תאי BEAS-2B שנחשפו לננו-חימר ולתוצרי הלוואי שלהם ומצאו כי ההתנהגות התאי.......

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