Bu çalışma kısmen Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü (NIGMS) T32 programı (T32 GM133369) ve Ulusal Bilim Vakfı (NSF 1454230) tarafından finanse edilmiştir. Ek olarak, WVU Ortak Araştırma Tesisleri ve Uygulamalı Biyofizik yardımı ve desteği kabul edilmektedir.

1. ZIF-8 sentezi
<ol><li>Bu örneğin amacı doğrultusunda, ZIF-8'i sentezlemek için 1:10:100 (metal:bağlayıcı:çözücü) kütle oranı kullanın. Bunun için çinko nitrat heksahidratı ölçün ve ölçümü kaydedin. Bağlayıcı, 2-metilimidazol ve çözücü (yani metanol) için gereken miktarı hesaplamak için örnek kütle oranını kullanın.</li>
	<li>Çinko nitrat heksahidratı ve bağlayıcıyı iki farklı cam şişeye yerleştirin. Hesaplanan metanol miktarının yarısını çinko nitrat heksahidrata ve diğer yarısını bağlayıcıya ekleyin. Her çözeltinin çözülmesine izin verin.</li>
	<li>İki çözümü birleştirin (yani, sırasıyla metal ve bağlayıcı içeren çözeltiler). Reaksiyon için kombine çözelti içeren kabı bir karıştırma plakasına yerleştirin ve oda sıcaklığında (RT) 24 saat boyunca 700 rpm'de karıştırın.</li>
</ol>2. ZIF-8 koleksiyonu
<ol><li>Yukarıdaki reaksiyon sona erdiğinde (yani 24 saat sonra), çözeltiyi 50 mL'lik santrifüj tüplerine yerleştirin ve 5 dakika boyunca 3.075 x g'de santrifüjleyin (eşit miktarlar kullanın ve rotoru dengeleyin). Süpernatantlardan herhangi birini santrifüjlenmiş tüplerden çıkarın.</li>
	<li>Santrifüj tüplerine metanol (5-15 mL) ekleyin ve partikülleri yeniden dağıtın.</li>
	<li>Santrifüjleme ve yıkama adımlarını en az iki ila dört kez daha tekrarlayın. Son yıkamadan sonra süpernatanı boşaltın. NOT: Yıkama adımları, çökelmemiş türleri uzaklaştırır.</li>
	<li>Tüplerin kapaklarını çıkarın ve üstüne parafilm bandı yerleştirin; Daha sonra, parafilmde delikler açın. Tüpü/tüpleri yerleştirinamp24 saat kuruması için RT'de bir vakum odasına.</li>
</ol>3. ZIF-8 yüzey morfolojisi (taramalı elektron mikroskobu [SEM])
<ol><li>ZIF-8'in kuru tozlarını karbon bant üzerine monte edin ve SEM analizi sırasında oluşabilecek herhangi bir şarjı önlemek için 120 saniye boyunca altın-paladyum püskürtün.</li>
	<li>Mikroskobun hızlanma voltajını 15 kV'a ayarlayın. Parçacıkları odağa getirin ve büyütmeyi ayarlayın (500x, 1.000x, 1.500x, 4.000x, 10.000x, 20.000x, 30.000x ve 40.000x büyütmeler kullanıldı.)</li>
	<li>Hem net bir parçacık boyutuna hem de morfoloji değerlendirmesine izin veren büyütme altındaki parçacıkları görüntüleyin (5 μm, 10 μm ve 20 μm'lik parçacıklar için aralıkların dikkate alınması önerilir).</li>
	<li>En az üç farklı görüş alanından veri toplayın ve her biri için farklı büyütmeleri göz önünde bulundurun.</li>
</ol>4. ZIF-8 element bileşimi
<ol><li>SEM görüntüleme için adımları takip ediniz.</li>
	<li>SEM mikroskobunun enerji dağıtıcı X-ışını (EDX) spektroskopi ünitesini kullanarak, numune element bileşimini analiz edin.</li>
	<li>SEM hızlandırma voltajının ve büyütmenin EDX monitörüyle eşleştiğinden emin olun. SEM mikroskobundaki kızılötesi kamerayı kapatın.</li>
	<li>EDX monitöründe Spektrum Topla'ya gidin ve 200 sn'lik bir toplama süresi girin. Bu, yanlış değerlendirmelere yol açabilecek partikül yüklenmesini ve parçalanmasını önlemek için önerilir.</li>
	<li>En az üç farklı görüş alanından veri toplayın. Toplama bittiğinde, verileri analiz edin ve ilgilenilen unsurları belirleyin.</li>
</ol>5. Hücre kültürü
<ol><li>Kültür, %5 fetal sığır serumu (FBS) ve %0.2 penisilin / streptomisin ile desteklenmiş ortamda BEAS-2B hücrelerini ölümsüzleştirdi. NOT: Kullanılan hücre partisinde daha önce herhangi bir fenotipik değişiklik olmamasını sağlamak için 5-10 arasındaki pasajlar kullanılmalıdır37 (tüm reaktifler Malzeme Tablosunda listelenmiştir).</li>
	<li>100 mm'lik bir hücre kültürü plakası alın ve 10 mL ortamı plakaya yerleştirin. Plakaya 1 mL BEAS-2B hücre çözeltisi ekleyin.</li>
	<li>Plakayı bir inkübatöre (37 °C,% 5 CO2) yerleştirin ve hücrelerin büyümesine izin verin.</li>
	<li>Hücrelerin% 80 birleşmeye ulaşıp ulaşmadığını belirlemek için 24 saat sonra plakayı kontrol edin. Burada, %80 birleşme, yapışan hücrelerin kapladığı yüzeyin yüzdesini ifade eder. Değilse, ortamı değiştirin ve% 80 birleşme seviyesine ulaşılana kadar hücrelerin büyümesine izin verin.</li>
</ol>6. Hücre sayımı
<ol><li>Plakadaki hücreler %80'lik bir birleşime ulaştığında, ortamı plakadan çıkarın. Plakayı 5 mL fosfat tamponlu salin (PBS) ile yıkayın.</li>
	<li>PBS'yi plakadan çıkarın. Plakaya 2 mL tripsin ekleyin ve 2 dakika boyunca inkübatöre (37 °C,% 5 CO2) koyun.</li>
	<li>Plakaya 2 mL ortam ekleyin ve hücreleri plakadan çıkarmak için ortamı yukarı ve aşağı pipetleyin. Çözeltiyi 15 mL'lik bir tüpe aktarın ve 5 dakika boyunca 123 x g'da santrifüjleyin.</li>
	<li>Süpernatanı tüpten çıkarın ve 2 mL ortam ekleyin. Hücreleri yeniden dağıtmak için ortamı yukarı ve aşağı pipetleyin.</li>
	<li>1.5 mL'lik bir tüp kullanarak, 20 μL tripan mavisi ve ardından 20 μL hücre çözeltisi (1: 1 tripan mavisi: hücre çözeltisi oranı) ekleyin.</li>
	<li>10 μL hücre karışımını bir cam slayt üzerine yerleştirin ve otomatik bir hücre sayacına yerleştirin. Ekran netlenene kadar bekleyin, ardından yakala'yı seçin.</li>
	<li>Ekran, canlı hücre numaralarını ve hücre canlılığını görüntüler. Ölçüm aralığı 1 x 104-1 x 107 hücre arasında uzanır.</li>
	<li>Alternatif olarak, bir hemositometre kullanarak hücreleri manuel olarak sayın.<ol><li>Bunun için hemositometreye 15-20 μL tripan mavisi ile muamele edilmiş hücre çözeltisi ekleyin.</li>
		<li>Hemositometrenin ızgara çizgilerine 10x objektif odaklı dik bir mikroskop kullanın.</li>
		<li>Dıştaki dört karedeki hücre sayısını sayın ve sayıyı dörde bölün. Ardından, canlı hücre sayısı sayısını elde etmek için 10.000 ile çarpın.</li>
		<li>Hücre canlılığını hesaplamak için, toplam hücre sayısını elde etmek için canlı ve ölü hücre sayısını toplayın ve ardından canlı hücre sayısını toplam hücre sayısına bölün.</li>
	</ol></li>
</ol>7. ZIF-8 doz hazırlama
<ol><li>1 mg/mL'lik bir ZIF-8 stok çözeltisi yapın. Bunun için ZIF-8 miktarını ölçün ve 1 mg/mL konsantrasyona ulaşmak için partiküllere deiyonize (DI) su ekleyin.</li>
	<li>Bir su banyosunda 30 s aralıklarla 2 dakika boyunca ZIF-8 stok çözeltisini sonikleştirin (sonikatörü sonics'e ayarlayın).</li>
	<li>C 1 V1= C2V 2 denklemini kullanarak istenen dozlara ulaşmak için gereken stok çözelti miktarını ve Dulbecco'nun modifiye kartal ortamını (DMEM) hesaplayarak hücresel maruziyetler için farklı dozlardaZIF-8 yapın. Dozlar 0-950 μg / mL arasında değişecektir. NOT: Bu deneyde 0 μg/mL, 1 μg/mL, 10 μg/mL, 50 μg/mL, 100 μg/mL, 250 μg/mL, 500 μg/mL, 750 μg/mL ve 950 μg/mL dozları seçilmiştir.</li>
</ol>8. Yarı maksimal inhibitör konsantrasyon (IC 50)
<ol><li>Hücre sayımından sonra, BEAS-2B hücrelerini 4 x 104 hücre/mL yoğunlukta 96 oyuklu bir plakada, 100 μL/oyukluk bir hacimle tohumlayın.<ol><li>4 x 104 hücre/mL yoğunluğa ulaşmak için, ortamla birleştirilmesi gereken hücre çözeltisi miktarını hesaplamak için C 1 V1= C 2 V2kullanın. </li>
		<li>Her doz için boş kuyucukların muhafaza edildiğinden emin olun; ZIF-8 maruziyetine kadar bu kuyuları boş bırakın.</li>
	</ol></li>
	<li>96 oyuklu plakayı 37 °C ve% 5 CO2'de inkübatöre yerleştirin ve hücrelerin 24 saat boyunca birleşik bir tek tabakaya büyümesine izin verin.</li>
	<li>Ortamı kuyulardan çıkarın ve BEAS-2B hücrelerini 0-950 μg/mL arasında değişen ZIF-8 dozlarına maruz bırakın. İlgili boş ve hücre kuyucuklarına 100 μL ZIF-8 ekleyin.</li>
	<li>96 oyuklu plakaları 48 saatlik bir maruz kalma süresi için inkübatöre geri yerleştirin.</li>
	<li>Maruz kaldıktan sonra, her bir oyuğa (boş ve hücre kuyucukları) 10 μL 4-[3-(4-idofenil)-2-(4-nitrofenil)-2H-5-tetrazolio]-1,3-benzen disülfonat (WST-1) ekleyin ve 2 saat inkübe edin. Medya kuyularda kalır; Oran 1:10'dur (reaktif:medya).</li>
	<li>485 nm'lik bir absorbans kullanarak bir plaka okuyucudaki absorbanstaki değişiklikleri okuyun.</li>
	<li>IC50 değerini belirlemek için yazılım aracılığıyla hücre canlılığını hesaplayın (bkz. bölüm 10).</li>
</ol>9. Elektrik hücresi-substrat empedans algılama (ECIS)
<ol><li>ECIS analizi yapmak için 96 oyuklu bir plaka (96W10idf) kullanın. Plaka28 , yaklaşık 4mm2'lik bir alanı kaplayan sayısallar arası parmak bağlantı elektrotları içerir.</li>
	<li>İlk olarak, tüm kuyuların sensörler tarafından okunduğunu test edin. Bunun için 96 kuyulu plakayı kuyu istasyonuna yerleştirin ve Kurulum düğmesine tıklayın.</li>
	<li>Kuyular düzgün bağlanırsa yeşil görünecektir; Bağlantısız kuyular kırmızı olarak tanımlanacaktır. Böyle bir durum ortaya çıkarsa, kuyu plakasını çıkarıp yeniden takın ve tüm kuyular uygulanabilir yeşil okumalar sunana kadar Kurulum düğmesine tekrar tıklayın.</li>
	<li>Potansiyel kaymayı önlemek için elektrotları oyuk başına 200 μL ortam ile 40 dakika stabilize edin. Kullanılan her kuyucuğa 200 μL ortam ekleyin ve ardından 96 oyuklu plakayı ECIS istasyonuna yerleştirin. Plakanın doğru şekilde bağlandığından emin olmak için Kurulum/Kontrol üzerine tıklayın. Stabilize'ye tıklayın.</li>
	<li>Stabilizasyon tamamlandıktan sonra, plakayı istasyondan çıkarın ve ortamı her bir kuyudan çıkarın.</li>
	<li>BEAS-2B hücrelerini, oyuk başına 100 μL hacimle 4 x 104 hücre/mL yoğunlukta, hücreleri içeren kuyucuklara tohumlayın ve plakayı inkübatördeki ECIS istasyonuna yerleştirin.</li>
	<li>Monitörde, tüm elektrotların istasyondaki sensörler tarafından okunduğunu belirlemek için Kontrol Et'e tıklayın.</li>
	<li>Çoklu Frekans/Zaman (MFT) öğesini seçerek zaman rotası ölçümünü ayarlayın. Program her bir kuyuyu yedi farklı frekansta ölçecektir.</li>
	<li>Başlat'a tıklayın ve hücrelerin birleşik bir tek katman oluşturabilmesi için 24 saat çalışmasına izin verin.</li>
	<li>24 saat sonra, hücreleri içeren kuyucuklar monitörde artan direnç gösterecektir. Bu, hücrelerin elektrotlara bağlandığının bir göstergesidir.</li>
	<li>Veri toplamayı durdurmak için monitördeki Duraklat düğmesine basın.</li>
	<li>Yukarıdaki 7. bölümde belirtilen adımları izleyerek ZIF-8 dozlarını hesaplanan IC50 değerinde, üstünde ve altında yapın.</li>
	<li>ZIF-8 nanopartiküllerini, kuyu başına 100 μL'lik bir hacimde ilgili boş ve hücre kuyularına maruz bırakın ve 96 oyuklu plakayı istasyona geri yerleştirin.</li>
	<li>Sensörlerin tüm elektrotları okuduğundan emin olmak için monitörde tekrar Kontrol Et'e tıklayın. Devam Et'e tıklayın ve hücresel davranışı ve eki izlemek için sistemin 72 saat çalışmasına izin verin.</li>
	<li>Veri toplama işlemi bittiğinde, monitörde Bitir'e tıklayın. Dosyayı kaydetmek için, Dosya > Farklı Kaydet'i tıklatın. Verileri bir elektronik tablo dosyası olarak kaydedin.</li>
	<li>Alfa parametrelerini almak için Model'e tıklayın. Ekran açılır penceresinde, Yalnızca Medya Kutusu'na tıklayın, ardından yalnızca medyası olan kuyuyu seçin.</li>
	<li>Set Ref'e tıklayın. Monitörde Bul'a tıklayın.</li>
	<li>Sistemde gösterilen kuyu seçilenle aynı değilse, 9.16 adımını tekrarlayın.</li>
	<li>Ayarla'ya tıklayın. Veri toplama için istenen zaman aralığını belirlemek için Fit T-Range'e tıklayın.</li>
	<li>İşlenirken Alfa'ya tıklayın. Sistem analizi bitirdiğinde, RbA'yı Kaydet'e tıklayın ve bir elektronik tablo dosyası olarak kaydedin. NOT: Üreticinin web sitesinde bulunan ECIS kılavuzunabakın 38.</li>
</ol>10. Veri analizi
<ol><li>SEM<ol><li>SEM görüntülerini analiz etmek için görüntüleme yazılımını açın. Dosya > Aç'ı tıklatın ve analiz edilecek görüntüyü seçin.</li>
		<li>Eşik işlemini gerçekleştirmek için görüntüyü gri tonlamaya dönüştürmek için Görüntü > Türü > 8 Bit'e tıklayın.</li>
		<li>Piksellerin mesafe ölçümünü mikron olarak kalibre edin. Düz Çizgi aracına tıklayın ve ölçülmesi amaçlanan her parçacığın uzunluğunu izleyin.</li>
		<li>Analiz Et'e ve ardından Ölçeği Ayarla'ya tıklayın. Bilinen mesafe, SEM görüntüsündeki ölçek çubuğunun boyutunun uzunluğuna ayarlanacaktır. Bilinen uzunluk birimi mikron olarak ayarlanacaktır. Global'i kontrol edin ve Tamam'a basın.</li>
		<li>Düz Çizgi aracına tıklayın ve parçacığın çapını izleyin, ardından Analiz Et ve Ölç'ü seçin. Uzunluk sonucunu kaydedin.</li>
		<li>Toplanan tüm görüntüler için tekrarlayın. Uygun bir istatistik değerlendirmesi için en az 60 parçacıktan tüm çapların ortalamasını alın.</li>
	</ol></li>
	<li>EDX (Büyüköğretim Kurumu<ol><li>Toplanan tüm görüntülerden her bir öğenin tüm ağırlık yüzdelerinin ortalamasını alın (yukarıdaki EDX bölümüne bakın).</li>
		<li>Bir elektronik tablo kullanarak, x eksenindeki her bir öğenin çubuk grafiğini ve y eksenindeki ortalama temel ağırlık yüzdesini çizin.</li>
	</ol></li>
	<li>IC50<ol><li>Boş kuyucukların ortalamasını alın ve her kopya için doz kuyucuklarının ortalamasını alın.</li>
		<li>Kontrol boş ortalamasını boş doz ortalamasından çıkararak ayarlanmış boşluğu hesaplayın. Ayarlanan boşluğu ortalama doz değerinden çıkararak her doz için gerçek hücre değerini hesaplayın.</li>
		<li>Her doz için ayarlanan boş değeri ortalama kontrol değerinden çıkarın. Denklemi kullanarak her dozun hücre canlılığını hesaplayın: hücre canlılığı = (gerçek hücre değeri / (kontrol değeri - ayarlanmış boş değer)) x 100.</li>
		<li>Bunu diğer tüm çoğaltmalar için yineleyin.</li>
		<li>Her doz için nihai hücre canlılığını elde etmek için her bir kopya için hücre canlılığının ortalamasını alın.</li>
		<li>Yazılımda, ekrandaki XY sekmesini seçin.</li>
		<li>Konsantrasyon (doz) değerlerini X sütununa ve her dozdan hücre canlılığını (%) Y sütununa girin.</li>
		<li>Çözümle > Dönüştür > Tamam'a ve Transform X = Log(X)'a tıklayarak X değerlerini dönüştürün.</li>
		<li>Dönüştürülmüş Veri sayfasını seçerek, Çözümle'ye tıklayarak ve ardından Normalleştir'i seçerek Y değerlerini normalleştirin.</li>
		<li>Dönüşümün Normalleştirilmesi veri sayfasını seçin, Çözümle'ye tıklayın ve Doğrusal Olmayan Regresyon (Eğri Sığdır) seçeneğini belirleyin. Doz-Yanıt-İnhibisyon'u seçin ve Log (İnhibitör) Vs. Yanıt Değişkeni Eğimi (Dört Parametre) seçeneğine tıklayın. Sonuçları görüntülemek için Tamam'a tıklayın.</li>
	</ol></li>
	<li>ECIS (Avrupa Halk Cumhuriyeti)<ol><li>Elektronik tablodan, her çoğaltma (boş kuyucuklar ve doz kuyuları) için direnç (ohm) sütunlarını alın ve bunların ortalamasını 4.000 Hz frekansından alın. Bu frekans, hücre-hücre teması değerlendirmesineizin verir 38.</li>
		<li>Her bir kopya için ortalama boşluğu ortalama dozdan çıkararak düzeltilmiş direnci hesaplayın. Her doz için kopyalar için düzeltilmiş direncin ortalaması.</li>
		<li>Ortalama alfa parametresini hesaplamak için alfa değerleri için aynı adımları tekrarlayın. Her doz değeri için x eksenini zaman (h) ve y eksenini ortalama direnç/alfa değerleri olarak çizin.</li>
	</ol></li>
</ol>11. İstatistiksel analiz
<ol><li>SEM<ol><li>ZIF-8 parçacıklarının ortalama çaplarının hesaplandığı elektronik tablo dosyasında standart bir sapma gerçekleştirin.</li>
		<li>Elektronik tablodaki STDEV işlevini kullanarak, 60 parçacığın verilerini vurgulayın ve Enter'a tıklayın. Hesaplanan her ortalama çap için standart sapmanın grafiğini çizin.</li>
	</ol></li>
	<li>EDX (Büyüköğretim Kurumu<ol><li>SEM'e benzer şekilde (11.1.1-11.1.2 adımları), elektronik tablodaki STDEV işlevini kullanarak her bir ortalama temel bileşim için standart sapmayı hesaplayın. Her ortalama element bileşimi için standart sapmaların grafiğini çizin.</li>
	</ol></li>
	<li>IC50<ol><li>IC50'yi hesaplamak için kullanılan yazılımı açın ve Gruplandırılmış Veri Sayfası'na tıklayın.</li>
		<li>ZIF-8 dozlarını Grup A, Grup B vb. etiketli satırlara girin. Her doz için ortalama hücre canlılığını girin ve ZIF-8 dozuna karşılık gelen sütunda çoğaltın.</li>
		<li>Analiz Et'e tıklayın ve Sütun Analizleri'nin altında Tek Yönlü ANOVA (ve parametrik olmayan veya karma) seçeneğini belirleyin.</li>
		<li>Deneysel Tasarım sekmesinde, Eşleştirme veya Eşleştirme Yok'u seçin. Artıkların Gauss Dağılımı altında, Evet ANOVA kullan'ı seçin. Son olarak, Eşit SD'leri Varsay altında Evet Sıradan ANOVA Testini Kullan'ı seçin.</li>
		<li>Birden Çok Karşılaştırma sekmesi altında, Her Sütunun Ortalamasını Kontrol Sütununun Ortalamasıyla Karşılaştır'ı seçin. Sonuçları görüntülemek için Tamam'a tıklayın.</li>
	</ol></li>
</ol>

MOF ile İndüklenen Hücre Davranış Değişikliklerinin Elektrik Hücre-Substrat Algılama ile Değerlendirilmesi

Yazarlar bu çalışmada herhangi bir çıkar çatışması olmadığını bildirmektedir.

Önceki analizler, ECIS'in analitlere maruz kalan hücrelerin davranışını değerlendirmek için kullanılabileceğini göstermiştir (yani, karbon nanotüpler35, ilaçlar43 veya nanokiller16). Ayrıca, Stueckle ve ark. nanokillere ve bunların yan ürünlerine maruz kalan BEAS-2B hücrelerinin toksisitesini değerlendirmek için ECIS'i kullandılar ve hücresel davranış ve bağlanmanın bu tür malzemelerin fizikokimyasal özelliklerine bağlı...

Metal-organik çerçeveler (MOF'ler), organik çözücülerde metal iyonları ve organik bağlayıcıların 1,2 kombinasyonu ile oluşturulan hibritlerdir. Bu tür kombinasyonların çeşitliliği nedeniyle, MOF'lar yapısal çeşitliliğe3, ayarlanabilir gözenekliliğe, yüksek termal stabiliteye ve yüksek yüzey alanlarına 4,5 sahiptir. Bu özellikler, onları gaz depolamadan 6,7'den katalize 8,9'a ve kontrast maddelerden10,11'den ilaç dağıtım birimlerine12,13'e kadar çeşitli uygulamalarda çekici adaylar haline getirir. Bununla birlikte, MOF'ların bu tür uygulamalara uygulanması, hem kullanıcılar hem de çevre için güvenlikleriyle ilgili endişeleri artırmıştır. Ön çalışmalar, örneğin, hücrelerin MOF senteziiçin kullanılan metal iyonlarına veya bağlayıcılara maruz kalmasıyla hücresel fonksiyonun ve büyümenin değiştiğini göstermiştir 1,14,15. Örneğin, Tamames-Tabar ve ark. Zn tabanlı bir MOF olan ZIF-8 MOF'un, bir insan rahim ağzı kanseri hücre hattında (HeLa) ve bir fare makrofaj hücre hattında (J774) Zr bazlı ve Fe bazlı MOF'lara göre daha fazla hücresel değişikliğe yol açtığını göstermiştir. Bu tür etkiler muhtemelen, çerçeve parçalanması ve Zn iyonu salınımı1 üzerine potansiyel olarak hücre apoptozunu indükleyebilen ZIF-8'in metal bileşeninden (yani Zn) kaynaklanıyordu. Benzer şekilde, Gandara-Loe ve ark. Cu bazlı bir MOF olan HKUST-1'in, 10 μg/mL veya daha yüksek konsantrasyonlarda kullanıldığında fare retinoblastom hücre canlılığında en yüksek azalmaya neden olduğunu göstermiştir. Bu muhtemelen, bu çerçevenin sentezi sırasında dahil edilen ve bir kez serbest bırakıldığında maruz kalan hücrelerde oksidatif strese neden olabilen Cu metal iyonundankaynaklanıyordu 15.
Ayrıca analiz, farklı fizikokimyasal özelliklere sahip MOF'lara maruz kalmanın, maruz kalan hücrelerin değişen tepkilerine yol açabileceğini göstermiştir. Örneğin, Wagner ve ark. ölümsüzleştirilmiş bir insan bronşiyal epitel hücresinin maruz kalmasında kullanılan ZIF-8 ve MIL-160'ın (Al tabanlı bir çerçeve), çerçevelerin fizikokimyasal özelliklerine, yani hidrofobikliğine, boyutuna ve yapısal özelliklerine bağlı hücresel tepkilere yol açtığını göstermiştir16. Tamamlayıcı olarak, Chen ve ark. insan normal karaciğer hücrelerine (HL-7702) maruz kalan 160 μg / mL MIL-100 (Fe) konsantrasyonunun, muhtemelen bu spesifik çerçevenin metal bileşeni (yani, Fe17) nedeniyle hücresel canlılıkta en büyük kayba neden olduğunu göstermiştir.
Bu çalışmalar, MOF'ların hücresel sistemler üzerindeki zararlı etkilerini fizikokimyasal özelliklerine ve maruziyet konsantrasyonlarına göre sınıflandırırken, özellikle biyomedikal alanlarda çerçeve uygulamasıyla ilgili potansiyel endişeleri gündeme getirirken, bu değerlendirmelerin çoğu tek zaman noktalı kolorimetrik analizlere dayanmaktadır. Örneğin, (3-(4,5-dimetiltiyazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolyum bromür) tetrazolyum (MTT) ve suda çözünür tetrazolyum tuzu (WST-1) tahlilleri kullanıldığında, bu biyokimyasal reaktiflerin, hücrelerin de maruz kaldığı parçacıklarla etkileşimleri üzerine yanlış pozitiflere yol açabileceğigösterilmiştir 18. Tetrazolyum tuzu ve nötr kırmızı reaktiflerin, partiküllerin yüzeylerine yüksek bir adsorpsiyon veya bağlanma afinitesine sahip olduğu gösterilmiştir, bu da ajan sinyal girişimineneden olur 19. Ayrıca, daha önce MOF'lara maruz kalan hücrelerdeki değişiklikleri değerlendirmek için kullanıldığı gösterilen akış sitometrisi gibi diğer test türleri için20,21, partiküllerin zararlı etkilerinin uygulanabilir bir analizi düşünülecekse, büyük sorunların atlatılması gerektiği gösterilmiştir. Özellikle, parçacıkların boyutlarının algılama aralıkları, özellikle MOF'lar tarafından sunulanlar gibi karışık popülasyonlarda veya hücresel değişikliklerden önce kalibrasyon için kullanılan parçacıkların referansları ele alınmalıdır22. Ayrıca, bu tür sitometri tahlilleri için hücre etiketlemesi sırasında kullanılan boyanın, hücrelerin maruz kaldığı nanopartiküllere de müdahale edebileceğigösterilmiştir 23.
Bu çalışmanın amacı, seçilmiş bir MOF'a maruz kaldıktan sonra hücre davranışındaki değişiklikleri değerlendirmek için gerçek zamanlı, yüksek verimli bir değerlendirme testi kullanmaktı. Gerçek zamanlı değerlendirmeler, maruziyet pencereleriyle ilgili olarak zamana bağlı etkilere ilişkin içgörüler sağlamaya yardımcı olabilir16. Ayrıca, hücre-substrat etkileşimleri, hücre morfolojisi ve hücre-hücre etkileşimlerindeki değişikliklerin yanı sıra bu değişikliklerin ilgilenilen malzemelerin fizikokimyasal özelliklerine ve maruz kalma sürelerine nasıl bağlı olduğu hakkında bilgi sağlarlar24,25 sırasıyla.
Önerilen yaklaşımın geçerliliğini ve uygulanabilirliğini göstermek için insan bronşiyal epitel (BEAS-2B) hücreleri, ZIF-8 (zeolitik imidazolat16'nın hidrofobik bir çerçevesi) ve elektrik hücre-substrat empedans algılama (ECIS) kullanıldı. BEAS-2B hücreleri, akciğer maruziyeti 26 için bir modeli temsil eder ve daha önce hücrelerin nanokillere ve termal olarak bozulmuş yan ürünlerine26,27,28 maruz kalmasıyla ilgili değişiklikleri değerlendirmek ve ayrıca tek duvarlı karbon nanotüpler (SWCNT'ler) gibi nanomalzemelerin toksisitesini değerlendirmek için kullanılmıştır18. Ayrıca, bu tür hücreler 30 yıldan fazla bir süredir pulmoner epitel fonksiyonu için bir model olarak kullanılmaktadır29. ZIF-8, katalizde30 ve biyogörüntüleme ve ilaç dağıtımı32 için kontrast madde31 olarak geniş uygulaması ve dolayısıyla bu tür uygulamalar sırasında akciğer maruziyeti için genişletilmiş potansiyel nedeniyle seçilmiştir. Son olarak, noninvaziv, gerçek zamanlı teknik olan ECIS, daha önce analitler (hem malzemeler hem de ilaçlar) ve maruz kalan hücreler arasındaki çeşitli etkileşimlerin bir sonucu olarak hücre aderansı, proliferasyonu, hareketliliği ve morfolojisindekideğişiklikleri değerlendirmek için kullanılıyordu 16,26 gerçek zamanlı olarak16,18,28. ECIS, altın elektrotlar üzerinde hareketsiz hale getirilen hücrelerin empedansını ölçmek için alternatif bir akım (AC) kullanır, empedans değişiklikleri, hücre-altın substrat arayüzündeki direnç ve kapasitanstaki değişiklikler, hücre-hücre etkileşimleri tarafından indüklenen bariyer işlevi ve bu tür altın elektrotların hücre üstü katman kapsamı hakkında fikir verir33,34. ECIS'in kullanılması, invaziv olmayan, gerçek zamanlı bir şekilde nano ölçekli bir çözünürlükte kantitatif ölçümlere izin verir26,34.
Bu çalışma, hücresel davranışta MOF kaynaklı değişikliklerin değerlendirilmesinin basitliğini ve kolaylığını gerçek zamanlı olarak tek noktalı tahlil değerlendirmeleri ile değerlendirmekte ve karşılaştırmaktadır. Böyle bir çalışma, ilgilenilen diğer parçacıklara maruz kalmaya yanıt olarak hücre profillerini değerlendirmek için daha fazla tahmin edilebilir, böylece tasarım gereği güvenli parçacık testine izin verir ve daha sonra uygulamaya yardımcı olur. Ayrıca, bu çalışma tek noktalı değerlendirmeler olan genetik ve hücresel tahlilleri tamamlayabilir. Bu, parçacıkların hücresel popülasyon üzerindeki zararlı etkilerinin daha bilinçli bir analizine yol açabilir ve bu tür parçacıkların toksisitesini yüksek verimli bir şekilde taramak için kullanılabilir16,35,36.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#160;4-[3-(4-idophenyl)-2-(4-nitrophenyl)-2H-5-tetrazolio]-1,3-benzene disulfonate (WST-1 assay)&#160;</td>
			<td>Roche</td>
			<td>5015944001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25% Trypsin-EDTA (1x)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25255-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mm plates</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430167</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1300 Series A2 biofume hood</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>323TS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2510 Branson bath sonicator</td>
			<td>Process Equipment &#38; Supply, Inc.&#160;</td>
			<td>251OR-DTH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-methylimidazole, 97%</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>693-98-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL sterile microtube</td>
			<td>Argos Technologies</td>
			<td>T2076S-CA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL&#160; tubes&#160;</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352098</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96W10idf well plates</td>
			<td>Applied Biophysics&#160;</td>
			<td>96W10idf PET</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>FB012931</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biorender</td>
			<td>Biorender</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Countess cell counting chamber slides</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>C10283</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Countess II FL automated cell counter</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>C0916-186A-0303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Denton Desk V sputter and carbon coater</td>
			<td>Denton Vacuum</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethly sulfoxide&#160;</td>
			<td>Corning</td>
			<td>25-950-CQC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS/Modified</td>
			<td>Cytiva</td>
			<td>SH30028.02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s modified Eagle medium</td>
			<td>Corning</td>
			<td>10-014-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECIS-Z&#920;</td>
			<td>Applied Biophysics&#160;</td>
			<td>ABP 1129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>Version 2301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon tubes (15 mL)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>352196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>16140-071</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLUOstar OPTIMA plate reader</td>
			<td>BMG LABTECH</td>
			<td>413-2132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism Software (9.0.0)</td>
			<td>GraphPad Software, LLC</td>
			<td>Version 9.0.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HERAcell 150i CO2 Incubator</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>50116047</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hitachi S-4700 Field emission scanning electron microscope equipped with energy dispersive X-ray&#160;</td>
			<td>Hitachi High-Technologies Corporation</td>
			<td>S4700 and EDAX TEAM analysis software</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ software</td>
			<td>National Institutes of Health</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Immortalized human bronchial epithelial cells</td>
			<td>American Type Culture Collection</td>
			<td>CRL-9609</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isotemp freezer</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol, 99%</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>67-56-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm sealing film</td>
			<td>The Lab Depot</td>
			<td>HS234526A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Steptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sorvall Legend X1R Centrifuge&#160;</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>75004220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sorvall T 6000B</td>
			<td>DU PONT</td>
			<td>&#160;T6000B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan blue, 0.4% solution in PBS</td>
			<td>MP Biomedicals, LLC</td>
			<td>1691049</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Chamber</td>
			<td>Belart</td>
			<td>999320237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc Nitrate Hexahydrate, 98% extra pure</td>
			<td>Acros Organic</td>
			<td>101-96-18-9</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electric cell-substrate sensing for real-time evaluation of metal-organic framework toxicological profiles

Metal-organik çerçeveler (MOF'ler), organik çözücülerde metal iyonlarının ve organik bağlayıcıların koordinasyonu ile oluşturulan melezlerdir. MOF'ların biyomedikal ve endüstriyel uygulamalarda uygulanması, güvenlikleri ile ilgili endişelere yol açmıştır. Burada, zeolitik bir imidazol çerçevesi olan seçilmiş bir MOF'un profili, insan akciğer epitel hücrelerine maruz kaldıktan sonra değerlendirildi. Değerlendirme platformu gerçek zamanlı bir teknikti (yani, elektrik hücresi-substrat empedans algılama [ECIS]). Bu çalışma, seçilen MOF'un maruz kalan hücreler üzerindeki bazı zararlı etkilerini tanımlamakta ve tartışmaktadır. Ayrıca, bu çalışma, kapsamlı hücre değerlendirmeleri için diğer biyokimyasal tahlillere karşı gerçek zamanlı yöntemi kullanmanın faydalarını göstermektedir. Çalışma, hücre davranışında gözlenen değişikliklerin, farklı fizikokimyasal özelliklere sahip MOF'lara maruz kalmanın neden olduğu olası toksisiteye ve kullanılan bu çerçevelerin dozajına işaret edebileceği sonucuna varmıştır. Hücre davranışındaki değişiklikleri anlayarak, biyomedikal uygulamalar için kullanılacak MOF'ların fizikokimyasal özelliklerini özel olarak uyarlayarak tasarım gereği güvenli stratejilerin iyileştirilmesi yeteneği öngörülmektedir.

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the combination of metal ions and organic linkers1,2 in organic solvents. Due to the variety of such combinations, MOFs possess structural diversity3, tunable porosity, high thermal stability, and high surface areas4,5. Such characteristics make them attractive candidates in a variety of applications, from gas storage6,7 to catalysis8,9, and from contrast agents10,11 to drug delivery units12,13. However, the implementation of MOFs into such applications has raised concerns relative to their safety to both the users and the environment. Preliminary studies have shown, for instance, that cellular function and growth change upon the exposure of cells to metal ions or linkers used for MOF synthesis1,14,15. For instance, Tamames-Tabar et al. demonstrated that ZIF-8 MOF, a Zn-based MOF, was leading to more cellular changes in a human cervical cancer cell line (HeLa) and a mouse macrophage cell line (J774) relative to Zr-based and Fe-based MOFs. Such effects were&#160;presumably due to the metal component of ZIF-8 (i.e., Zn), which could potentially induce cell apoptosis upon framework disintegration and Zn ion release1. Similarly, Gandara-Loe et al. demonstrated that HKUST-1, a Cu-based MOF, caused the highest reduction in mouse retinoblastoma cell viability when used at concentrations of 10 &#181;g/mL or greater. This was presumably due to the Cu metal ion incorporated during the synthesis of this framework, which, once released, could induce oxidative stress in the exposed cells15.
Moreover, analysis showed that the exposure&#160;to MOFs with different physicochemical characteristics could lead to varying responses of exposed cells. For instance, Wagner et al. demonstrated that ZIF-8 and MIL-160 (an Al-based framework), used in the exposure of an immortalized human bronchial epithelial cell, led to cellular responses dependent on frameworks&#39; physicochemical properties, namely hydrophobicity, size, and structural characteristics16. Complementarily, Chen et al. demonstrated that a concentration of 160 &#181;g/mL MIL-100(Fe) exposed to human normal liver cells (HL-7702) caused the largest loss in cellular viability, presumably due to the metal component of this specific framework (i.e., Fe17).
While these studies categorize MOFs&#39; deleterious effects on cellular systems based on their physicochemical characteristics and exposure concentrations, thus raising potential concerns with framework implementation, especially in biomedical fields, most of these evaluations are based on single time point colorimetric assays. For instance, it was shown that when (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) tetrazolium (MTT) and water-soluble tetrazolium salt (WST-1) assays were used, these biochemical reagents could lead to false positives upon&#160;their&#160;interactions with the particles that the cells were also exposed to18. The tetrazolium salt and neutral red reagents were&#160;shown to possess a high adsorption or binding affinity onto the surfaces of the particles, resulting to agent signal interference19. Moreover, for other types of assays, such as flow cytometry, which was previously shown to be used for assessing changes in cells exposed to MOFs20,21, it was shown that major issues have to be circumvented if a viable analysis of particles&#39; deleterious effects is to be considered. In particular, detection ranges of the particles&#39; sizes, especially in mixed populations like the ones offered by MOFs or references of the particles used for calibration before cellular changes, have to be addressed22. It was also shown that the dye used during cell labeling for such cytometry assays could also interfere with the nanoparticles that the cells were exposed to23.
The goal of this study was to use a real-time, high-throughput evaluation assay to assess changes in cell behavior upon exposure to a select MOF. Real-time evaluations can help provide insights into time-dependent effects, as related to the windows of exposures16. Further, they provide information on changes in cell-substrate interactions, cell morphology, and cell-cell interactions, as well as how such changes depend on the physicochemical properties of the materials of interest and exposure times24,25 respectively.
To demonstrate the validity and applicability of the proposed approach, human bronchial epithelial (BEAS-2B) cells, ZIF-8 (a hydrophobic framework of zeolitic imidazolate16), and electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) were used. BEAS-2B cells represent a model for lung exposure26 and have been previously used to evaluate changes upon the exposure of cells to nanoclays and their thermally degraded byproducts26,27,28,&#160;as well as assess the toxicity of nanomaterials, such as single-walled carbon nanotubes (SWCNTs)18. Furthermore, such cells have been used for more than 30 years as a model for pulmonary epithelial function29. ZIF-8 was chosen due to its wide implementation&#160;in catalysis30 and as contrast agents31 for bioimaging and drug delivery32, and thus for the extended potential for lung exposure during such applications. Lastly, ECIS, the noninvasive, real-time technique, was previously used to evaluate changes in cell adherence, proliferation, motility, and morphology16,26 as a result of a variety of interactions between analytes (both materials and drugs) and exposed cells in real-time16,18,28. ECIS uses an alternating current (AC) to measure the impedance of cells immobilized on gold electrodes, with the impedance changes giving insights into changes in resistance and capacitance at the&#160;cell-gold substrate interface, barrier function as induced by cell-cell interactions, and over-cell layer coverage of such gold electrodes33,34. Using ECIS allows quantitative measurements at a nanoscale resolution in a noninvasive, real-time manner26,34.
This study assesses and compares the simplicity and ease of evaluation of MOF-induced changes in cellular behavior in real-time with single-point assay evaluations. Such a study could be further extrapolated for evaluating cell profiles in response to exposure to other particles of interest, thus allowing for safe-by-design particle testing and subsequent helping with&#160;implementation. Moreover, this study could complement genetic and cellular assays that are single-point evaluations. This could lead to a more informed analysis of the deleterious effects of particles on the cellular population and could be used for screening such particles&#39; toxicity in a high-throughput manner16,35,36.

Yazar Spotlight: İnsan Akciğer Epitel Hücrelerinin Metal-Organik Çerçevelere Tepkisini Değerlendirmedeki Gelişmeler 

Metal-Organik Çerçeve Toksikolojik Profillerinin Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi için Elektrik Hücresi-Substrat Algılama

My research aims to evaluate changes in human lung epithelial cells'behavior upon exposure to metal organic framework, hybrids formed by combining metal ions in organic linkers in organic solvents. This research demonstrated that the physical and chemical composition of metal organic frameworks, as well as their cellular exposure ratios, affects the behavior of human lung epithelial cells in a time and dose-dependent manner. This can be recorded in a high throughput in real time fashion.Our research helps to evaluate, understand the mechanisms of toxicity of metal organic frameworks upon exposure to cellular systems. The current method allows continuous cell monitoring in a real time and in high throughput manner. Additionally, this method does not rely on any external reagents, and thus it reduces any possible interference they could have with the frameworks used for exposure.Our laboratory will continue to focus on understanding and evaluating the mechanisms of toxicity associated with nanomaterials exposures, as well as using such information to synthesize new and safe systems that could be implemented in biomedical applications at minimum risks to the user or the environment.

Yaygın bir in vitro model hücre hattı39 (BEAS-2B) kullanan bu çalışma, laboratuvarda sentezlenen bir MOF'a maruz kaldıktan sonra hücre davranışındaki değişiklikleri değerlendirmek için ECIS'in fizibilitesini ve uygulanabilirliğini göstermeyi amaçladı. Bu değişikliklerin değerlendirilmesi, geleneksel kolorimetrik tahliller yoluyla yapılan analizlerle tamamlanmıştır.
Çerçevenin fizikokimyasal özellikleri, kullanılan yöntemlerin tekr...

Watch this Scientific Journal Video about Advances in Evaluating Human Lung Epithelial Cells' Response to Metal-Organic Frameworks at JoVE.com

Aşağıdaki çalışma, gerçek zamanlı, yüksek verimli bir tarama tekniği olan elektrik hücresi-substrat empedans algılamasını (ECIS) kullanan seçilmiş bir metal-organik çerçevenin toksikolojik profilini değerlendirmektedir.

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of ...

Araştırmam, insan akciğer epitel hücrelerinin metal organik çerçeveye maruz kaldığında davranışlarındaki değişiklikleri, metal iyonlarının organik çözücülerde organik bağlayıcılarda birleştirilmesiyle oluşan hibritleri değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Bu araştırma, metal organik çerçevelerin fiziksel ve kimyasal bileşiminin yanı sıra hücresel maruziyet oranlarının, insan akciğer epitel hücrelerinin davranışını zamana ve doza bağlı bir şekilde etkilediğini göstermiştir. Bu, gerçek zamanlı olarak yüksek bir verimle kaydedilebilir.Araştırmamız, hücresel sistemlere maruz kaldığında metal organik çerçevelerin toksisite mekanizmalarını değerlendirmeye, anlamaya yardımcı olur. Mevcut yöntem, gerçek zamanlı ve yüksek verimli bir şekilde sürekli hücre izlemeye izin verir. Ek olarak, bu yöntem herhangi bir harici reaktife dayanmaz ve bu nedenle, maruz kalma için kullanılan çerçevelerle sahip olabilecekleri olası parazitleri azaltır.Laboratuvarımız, nanomalzeme maruziyetleriyle ilişkili toksisite mekanizmalarını anlamaya ve değerlendirmeye odaklanmaya ve bu bilgileri biyomedikal uygulamalarda uygulanabilecek yeni ve güvenli sistemleri kullanıcı veya çevre için minimum risklerle sentezlemek için kullanmaya devam edecektir.

electric-cell-substrate-sensing-for-real-time-evaluation-metal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electric Cell-Substrate Sensing for Real-Time Evaluation of Metal-Organic Framework Toxicological Profiles

605 Görüntüleme.  West Virginia University. Araştırmam, insan akciğer epitel hücrelerinin metal organik çerçeveye maruz kaldığında davranışlarındaki değişiklikleri, metal iyonlarının organik çözücülerde organik bağlayıcılarda birleştirilmesiyle oluşan hibritleri değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Bu araştırma, metal organik çerçevelerin fiziksel ve kimyasal bileşiminin yanı sıra hücresel maruziyet oranlarının, insan akciğer epitel hücrelerinin davranışını zamana ve doza bağlı bir şekilde etki...

Video: Yazar Spotlight: İnsan Akciğer Epitel Hücrelerinin Metal-Organik Çerçevelere Tepkisini Değerlendirmedeki Gelişmeler 

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of MOFs in biomedical and industrial applications has led to concerns regarding their safety. Herein, the profile of a selected MOF, a zeolitic imidazole framework, was evaluated upon exposure to human lung epithelial cells. The platform for evaluation was a real-time technique (i.e., electric cell-substrate impedance sensing [ECIS]). This study identifies and discusses some of the deleterious effects of the selected MOF on the exposed cells. Furthermore, this study demonstrates the benefits of using the real-time method versus other biochemical assays for comprehensive cell evaluations. The study concludes that observed changes in cell behavior could hint at possible toxicity induced upon exposure&#160;to MOFs of different physicochemical characteristics and the dosage of those frameworks being used. By understanding changes in cell behavior, one foresees the ability to improve safe-by-design strategies of MOFs to be used for biomedical applications by specifically tailoring their physicochemical characteristics.

The following study evaluates the toxicological profile of a selected metal-organic framework utilizing electric cell-substrate impedance sensing (ECIS), a real-time, high-throughput screening technique.

Biyomühendislik

Electrical Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS)

To begin, take a 96 well plate containing interdigitated finger connection electrodes covering an area of about four square millimeters. Place the plate onto the well station and click the setup button. If the wells are connected properly, green readings will appear.Any unconnected wells will be identified as red. Add 200 microliters of media to each well being used and then place the plate into the electrical cell substrate impedance sensing, or ECIS station. To stabilize the wells and prepare them for experiments, click setup, followed by check, and then click on stabilize.After 40 minutes, remove the plate from the station and remove the media from each well. Seed the B2B cells at a density of 40, 000 cells per milliliter into the wells containing the cells, and place the plate onto the ECIS station in the incubator. Next, click on check to ensure all the electrodes are read by the sensors on the station.Select multiple frequency time to measure each electrode at seven different frequencies. Click on start and allow it to run for 24 hours so the cells can form a confluent monolayer. Every well's reading is displayed in a different color.After about 24 hours, the wells containing cells will show increased resistance on the monitor indicating the attachment of the cells to the electrodes. Press pause to interrupt the data collection. For example, for media changes, reagents edition, and so on.Expose the ZIF8 nanoparticles to the blank well and the cell wells with a volume of 100 microliters per well, Place the plate onto the station and click on check again to ensure that the sensors are reading all the electrodes. Click on resume to resume the experiments after the chosen pause. After the data collection, click finish to save the data as a spreadsheet file.To get the alpha parameters click on model, and on the popped up screen, click on media only well, then select the well that has only media. Click on set reference for data evaluation and select the reference related to the control experiment. Click on find to start the reference fitting.Select set then fit T range to process the data relative to the selected reference. To evaluate the cell attachment, select alpha. Finally, after the system finishes the analysis, click save RBA and save the parameters as a spreadsheet file.The analysis of the cell behavior upon exposure to ZIF8 MOFs was performed through electrical cell substrate impedance sensing. The images showed changes in the cell substrate interactions and the changes are dependent on the time of exposure and the dose being used.