Rilevamento elettrico cellula-substrato per la valutazione in tempo reale dei profili tossicologici della struttura metallo-organica

Riepilogo

Il seguente studio valuta il profilo tossicologico di una struttura metallo-organica selezionata utilizzando il rilevamento dell'impedenza della cellula-substrato elettrico (ECIS), una tecnica di screening in tempo reale e ad alto rendimento.

Abstract

Le strutture metallo-organiche (MOF) sono ibridi formati attraverso la coordinazione di ioni metallici e leganti organici in solventi organici. L'implementazione dei MOF in applicazioni biomediche e industriali ha sollevato preoccupazioni per quanto riguarda la loro sicurezza. In questo caso, il profilo di un MOF selezionato, una struttura zeolitica imidazolica, è stato valutato dopo l'esposizione a cellule epiteliali polmonari umane. La piattaforma per la valutazione era una tecnica in tempo reale (ad esempio, il rilevamento dell'impedenza della cella elettrica-substrato [ECIS]). Questo studio identifica e discute alcuni degli effetti deleteri del MOF selezionato sulle cellule esposte. Inoltre, questo studio dimostra i vantaggi dell'utilizzo del metodo in tempo reale rispetto ad altri saggi biochimici per valutazioni cellulari complete. Lo studio conclude che i cambiamenti osservati nel comportamento cellulare potrebbero suggerire una possibile tossicità indotta dall'esposizione a MOF di diverse caratteristiche fisico-chimiche e dal dosaggio di tali strutture utilizzate. Comprendendo i cambiamenti nel comportamento cellulare, si prevede la capacità di migliorare le strategie di sicurezza fin dalla progettazione dei MOF da utilizzare per applicazioni biomediche, adattando in modo specifico le loro caratteristiche fisico-chimiche.

Introduzione

Le strutture metallo-organiche (MOF) sono ibridi formati attraverso la combinazione di ioni metallici e linker organici ^1,2 in solventi organici. A causa della varietà di tali combinazioni, i MOF possiedono diversità strutturale³, porosità regolabile, elevata stabilità termica ed elevate aree superficiali ^4,5. Tali caratteristiche li rendono candidati interessanti in una varietà di applicazioni, dallo stoccaggio di gas ^6,7 alla catalisi^8,9, e dai mezzi di co....

Protocollo

1. Sintesi di ZIF-8

1. Ai fini di questo esempio, utilizzare un rapporto di massa 1:10:100 (metallo:linker:solvente) per sintetizzare lo ZIF-8. Per questo, misurare il nitrato di zinco esaidrato e registrare la misurazione. Utilizzare il rapporto di massa di esempio per calcolare la quantità necessaria per il linker, il 2-metilimidazolo e il solvente (cioè il metanolo).
2. Mettere l'esaidrato di nitrato di zinco e il linker in due diverse fiale di vetro. Aggiungere metà della quantità calcolata di metanolo al nitrato di zinco esaidrato e l'altra metà al linker. Lasciare che ogni soluzione si sciolga.
3. Combinare le due soluzioni ....

Discussione

Analisi precedenti hanno mostrato che l'ECIS potrebbe essere utilizzato per valutare il comportamento delle cellule esposte agli analiti (ad esempio, nanotubi di carbonio³⁵, farmaci⁴³ o nanoargille¹⁶). Inoltre, Stueckle et al. hanno utilizzato ECIS per valutare la tossicità delle cellule BEAS-2B esposte alle nanoargille e ai loro sottoprodotti e hanno scoperto che il comportamento cellulare e l'attaccamento dipendevano dalle caratteristiche fisico-c.......

Materiali

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