세포 배양 모델은 나노입자의 잠재적 독성과 암 연구의 기본 조사를 위한 훌륭한 도구입니다. 따라서 AuNP의 잠재적 독성과 인체 건강에 대한 영향에 대한 정보는 임상 환경에서 나노 물질을 사용하는 데 필요합니다. 우리 연구의 목적은 AuNP가 상피 기원 세포주에 미치는 영향을 조사하는 것입니다:연속 및 발암성. 배아 돼지 신장 상피 접종(SPEV) 세포주 및 결장직장 암종 세포주(HT29)를 사용하였다. 시험 배양물에서 세포 증식, 괴사/아폽토시스 및 다세포 스페로이드 생성을 평가하였다. 우리는 6–12 μg/ml의 AuNP 농도가 SPEV 및 HT29 세포의 증식을 감소시키고 세포자멸사 및 괴사의 초기 및 후기 단계에서 세포 수를 증가시킴을 입증했습니다. 작은 농도의 AuNP(1~3μg/ml)는 HT29 및 SPEV 세포에 의한 다세포 회전 타원체 형성을 자극하는 것으로 나타났습니다. 그러나 더 높은 AuNP 농도(6–12μg/ml)는 현탁액에 있는 세포에 대해 세포독성 및 항응집 효과를 나타냈습니다. AuNP의 작용에 대한 큰 민감도는 SPEV 세포(12μg/ml)와 비교하여 HT29(6μg/ml) 라인에서 나타났습니다. SPEV 및 HT29 세포주에 대한 AuNP의 효과에 대한 이 실험적 연구는 AuNP 매개 항암 치료에 대한 AuNP의 추가 적용을 정당화할 것입니다.
<섹션 데이터-제목="배경">금 나노입자(AuNPs)의 생산 및 연구는 금의 광범위한 치료적 적용에 대한 높은 잠재력을 가질 뿐만 아니라[1, 2] 표적 요법과 같은 특정 생물의학 적용에 적합하게 만들었습니다[3, 4]. 최근 보고서에 따르면 AuNP의 사용은 내성 발병 위험이 감소된 새로운 항종양 요법의 기회를 제공합니다. 따라서 여러 연구에서 유방암, 간암, 위암, 결장암, 폐암에 대한 나노입자의 항종양 활성이 입증되었습니다[5, 6].
나노입자(NPs)는 세포 운명을 조절하고, 돌연변이를 유도하거나 예방하고, 세포-세포 통신을 시작하고, 세포 구조를 조절할 수 있는 것으로 알려져 있습니다[7, 8]. 또한 AuNP는 생체 적합성 및 항종양 활성으로 인해 다른 금속 NP에 비해 장점이 있습니다[8,9,10,11,12]. AuNPs의 세포 독성 및 유전 독성 효과는 모양, 크기, 전하, 농도, 상호 작용 시간 등과 관련이 있습니다. [12,13,14]. 따라서 임상 환경에서 나노 물질을 사용하려면 잠재적 독성 및 인체 건강에 대한 영향에 대한 정보가 필요합니다.
현재 표적 치료의 큰 성공에도 불구하고 표적 조직에서 AuNP를 선택적으로 전달하는 문제는 해결되지 않은 상태로 남아 있습니다. 일부 연구에서는 기원이 다른 상피 세포에 의한 NP의 흡수 속도가 다르다는 사실에 주목했습니다[15, 16]. 그러나 AuNP의 조직 선택적 표적화를 달성하는 데 도움이 될 수 있음에도 불구하고 이 현상을 설명하기 위한 조사는 부족합니다. 다른 상피 사이의 해부학적 또는 생리학적 차이는 AuNP 흡수 및 수송 속도의 차이를 설명할 수 있습니다. 특히, 흡수율은 세포의 원형질막 특성, 세포 표면의 당단백질 및 프로테오글리칸에 대한 나노입자의 결합 및 세포의 소포 수송 능력에 의해 영향을 받을 수 있다[17]. 따라서 나노입자와 표적 세포의 선택적 상호작용의 불가능성을 고려하여 암 치료의 바람직하지 않은 결과를 피하기 위한 정상 및 발암성 세포와의 상호작용의 특징에 대한 비교 연구는 화제가 되고 있다[8,9,10].
생체 내 모델은 나노 입자의 생물학적 독성을 평가하는 데 유용하지만 세포 배양 모델은 전임상 생리 및 독성 연구에 매우 유용합니다. 현재 세포 배양은 생물학, 의학, 수의학, 생명공학 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 세포 배양을 사용하면 유기체 수준에서 연구하기 어렵고 때로는 불가능한 생물학적 과정을 탐색할 수 있습니다. 세포 배양의 중요한 역할은 많은 백신, 테스트 시스템 및 생물학적 활성 물질의 생산에서 생명공학에서 수행됩니다. 세포 배양은 식품 첨가물뿐만 아니라 새로운 약리, 치료제, 미용 제제를 시험할 때 시험 대상으로 다양한 병인의 질병을 진단하는 데 사용됩니다[18].
세포 배양 모델에 대한 이 작업에서 우리는 연속 및 발암성 세포주 기원의 상피 세포의 AuNP 효과의 특징을 조사하려고 했습니다. 상피 세포 SPEV(배아 돼지 신장 상피 접종주) 및 HT-29(대장 암종 세포주) 세포의 단층 배양은 AuNP를 사용한 항종양 요법이 적용될 때 정상 및 암 상피 조직의 모델로 간주될 수 있습니다. AuNP의 세포 독성을 검증하기 위해 접착, 증식, 괴사/아폽토시스 및 다세포 회전 타원체를 포함한 여러 전통적인 세포 독성 분석이 사용되었습니다.
SPEV 세포는 5% FCS(v)가 포함된 DMEM(Sigma, USA)의 플라스틱 플라스크에서 배양되었습니다. /v ) (HyClone, USA) 페니실린/스트렙토마이신(PAA, 오스트리아) 및 암포테리신 B(5μg/ml)(5% CO2)로 보충 , 95% 습도) [19]에 보고된 대로. 시드 농도는 0.5–2 × 10 4 였습니다. 셀/cm 2 . 배양 배지는 2일마다 교체되었습니다. 세포는 100% 합류에서 계대되었습니다[20]. SPEV 세포주는 배양에서 세포 변성의 증거 없이 연속 계대 동안 성장하고 단층의 초기 형태학적 구조를 보존했습니다.
HT29 세포를 10% FCS(v /v )(HyClone, USA) 표준 조건(5% CO2)에서 2mM L-글루타민(Sigma, USA) 및 40mg/ml gentamycin(Sigma, USA)으로 보충됨 , 95% 습도) [21]. 최적의 세포 밀도는 0.5–4.0 × 10 4 였습니다. 셀 /cm 2 . 세포는 우크라이나의 RE Kavetsky Institute of Experimental Pathology, Oncology and Radiobiology NAS의 인간 및 동물 조직의 세포주 은행에서 우리에게 친절하게 제공했습니다.
AuNP는 러시아 과학 아카데미의 생화학 및 생리학 식물 및 미생물 연구소에서 친절하게 제공되었습니다. AuNPs는 citrate 방법에 의해 합성되었다[22]. 나노입자의 평균 크기는 15nm였습니다. 금의 초기 농도는 57μg/ml였습니다. 암시야 전자 현미경, 15nm AuNP의 이미지, 15nm AuNP(b)의 소광 스펙트럼 결과가 그림 1에 나와 있습니다(그림 1a, 크기 분포 참고)[23]. AuNP는 37°C에서 수동 확산에 의해 세포에 도입되었습니다. 조사된 농도는 1, 3, 6, 12μg/ml였습니다. 동일한 조건에서 AuNP가 없는 세포를 대조군으로 사용했습니다.
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암시야 전자 현미경 검사 결과, a 15nm AuNP의 이미지(참고––크기 분포 다이어그램), b 15nm AuNP의 소멸 스펙트럼
세포 배양의 형태 기능적 상태는 접착 특성과 증식 활성에 의해 판단되었습니다. SPEV 및 HT29 세포의 접착 특성은 도립 현미경을 사용하여 시각적으로 평가되었습니다. 배양 시작 후 30분, 60분, 120분, 180분, 1440분에 부착 및 편평 세포의 수를 세었습니다.
SPEV 및 HT29 세포의 증식 역학을 1~4일 동안 연구했습니다. 연구된 배양액에서 조사 용어에 대한 세포 수의 증가를 조사하기 위해 플라스틱에서 효소적으로 분리(1:1(0.25% 트립신 용액:EDTA, PAA))하고 세포 수를 세었습니다. 총 배양된 세포 수는 Goryaev의 방에서 전통적인 방법으로 계산되었습니다.
AuNPs에 노출된 SPEV 및 HT29 세포의 아폽토시스 및 괴사 과정은 FACS Calibur Becton-Dickinson을 사용하여 Annexin-V(BD, USA), 7-Amino-Actinomycin(7AAD)(BD) 염료로 4일 동안 조사되었습니다. 결과는 WinMDI v.2.8 소프트웨어로 분석되었습니다.
다세포 회전 타원체(MS)는 조사된 세포의 이동 및 응집 가능성에 대한 AuNP의 시험관 내 영향을 추정하기 위해 생성되었습니다. SPEV 및 HT29 세포의 회전 타원체(3-D) 모델 시스템은 [24]에 보고되었고 우리 연구실 [25]에서 수정된 기존 방법에 따라 배양되었습니다. 간단히 말해서, 세포 현탁액은 트립판 블루와 동일한 수의 세포(5 × 10 4 셀/cm 2 )를 완전히 보충된 배양 배지에 심었다. MS 생성은 24시간 동안 회전(80rpm)하면서 1% 한천으로 코팅된 24웰 플레이트에서 0.24% 카르복시-메틸-셀룰로오스(CMC)로 세포 배양을 처리하여 달성되었습니다. 그 후, 3차원 세포 배양을 표준 조건에서 유지하였다. AuNP 농도에 대한 MS의 크기 및 수의 의존성을 조사하기 위해 AuNP의 존재하에 MS를 생성하였다. 플레이트를 일정하게 회전시키면서 48시간 동안 추가 배양을 수행했습니다. 다음 단계에서는 Carl Zeiss Stemi 2000 현미경을 사용하여 암시야 방법으로 마이크로 사진 이미지를 만들었습니다. MS 형태는 Axio Vision Release 4.7 프로그램(Zeiss)의 도움으로 연구되었습니다. 이 프로그램을 사용하면 세포 응집체의 기하학적 치수를 측정할 수 있습니다. 그런 다음 파일에 있는 모든 MS의 볼륨을 계산했습니다. 다음 공식과 함께 사용되었습니다. V =0.4 × a × b 2 , 여기서 a 그리고 b ––MS의 기하학적 직경[24]. 통계 분석을 위해 모든 세포 집계는 1 × 10 −4 의 크기별로 그룹화되었습니다. mm 3 ~ 1 × 10 −2 mm 3 1 × 10 −3 증분 mm 3 . MS 수와 MS 볼륨의 중앙값은 각 그룹에 대해 추정되었습니다.
분산 및 학생의 t 단일 요인 분석 테스트는 소프트웨어 패키지 Statistica 8로 데이터의 통계 처리에 사용되었습니다. 유의성 임계값은 0.05였습니다. 결과는 평균 및 표준 오차(M ± SE)로 표시됩니다.
<섹션 데이터-제목="결과">세포 부착은 세포의 기능적 상태를 나타내는 지표이며 배양의 추가 성장에 필요합니다. 접착이 종료되면 세포가 평평해지고 적절한 형태를 얻었습니다. SPEV 셀의 접착 특성은 그림 2에 나와 있습니다.
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AuNP 노출 후 SPEV 세포의 접착 역학, *p ≤ 0.05는 대조군에 비해 유의미함
1, 3, 6μg/ml의 AuNP로 SPEV 세포를 1시간 배양한 후, 부착된 세포의 수가 대조군 값에 비해 더 적었습니다. 이러한 농도에 대한 AuNP가 있는 샘플에서 평평한 세포의 비율은 대조군과 크게 다르지 않았습니다. 12μg/ml의 AuNP로 1시간 배양 후 접착력이 느려졌습니다. 제곱센티미터당 부착된 세포의 수는 대조군에 비해 1.8배 감소했습니다. 이러한 접착 경향은 모든 테스트 기간 동안 지속되었습니다. 24시간의 관찰 후 부착된 세포의 수는 대조군에 비해 1.3배 더 낮았습니다. 동시에, AuNP의 낮은 농도(종양 세포(HT29)와 함께 1 및 3 μg/ml)의 배양은 접착 세포의 양에 큰 영향을 미치지 않았습니다. AuNP 농도를 6 및 12 μg/ml로 증가시키면 접착 부분의 종양 세포 수는 각각 1.16배 및 1.28배입니다(그림 3). 얻은 데이터는 여러 프로세스의 영향을 받을 수 있습니다. 하나는 AuNP가 종양과 종양의 접착 부분에 대한 세포 증식 억제/세포독성 효과입니다. 세포 사멸, 세포 사멸 또는 괴사로 이어지는 배아 세포주 다른 과정은 AuNPs의 영향으로 세포 접착력이 감소하고 세포가 현탁 분획으로 이동하는 것입니다. 특히 두 과정이 동시에 실현될 수 있습니다. 그리고 각각은 접착 부분에서 살아있는 세포의 수를 줄이는 데 기여할 수 있습니다.
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AuNP 노출 후 HT29 세포의 접착 역학, *p ≤ 0.05는 대조군에 비해 유의미함
SPEV 세포 배양에서 증식 과정에 대한 1-12 μg/ml 농도 범위 내의 AuNPs의 효과가 연구되었습니다(그림 4). 1, 3, 6μg/ml의 AuNP로 배양한 2~4일째에 세포 수는 대조군과 크게 다르지 않았습니다. 3 및 6 μg/ml의 AuNP로 배양 4일차에 이 지수는 대조군에 비해 각각 1.15배 및 1.23배 감소했습니다. 대조군에 비해 SPEV 배양에서 12μg/ml의 AuNP로 배양한 경우 1.5배(2일 및 3일) 및 4일차에 1.15배의 세포 수 감소가 관찰되었습니다. 따라서 AuNP 농도 12μg/ml는 관찰된 기간 내에 세포 성장을 늦추었습니다.
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AuNP 노출 후 SPEV 세포 증식, *p ≤ 0.05는 대조군에 비해 유의미함
1~12μg/ml 농도의 AuNP가 단층 배양에서 HT 29 세포 수에 미치는 영향은 그림 5에 나와 있습니다. 배양 첫 3일 동안 대조군과 존재하는 세포의 수 AuNP의 비율은 통계적으로 다르지 않았습니다. 배양 4일째에 2D 배양에서 세포 수의 용량 의존적 감소가 관찰되었습니다. 따라서 배양 4일 후 낮은 농도의 AuNP(1 및 3μg/ml)에 대해 HT 29 세포의 수는 대조군과 크게 다르지 않습니다. 그러나 더 높은 AuNP 농도(6–12μg/ml)에서 HT29 세포 수는 대조군보다 각각 1.33배 및 1.44배 낮았습니다.
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AuNPs 노출 후 HT29 세포의 증식, *p ≤ 0.05는 대조군에 비해 유의미함
AuNP가 존재하는 SPEV 및 HT-29 세포를 표준 조건에서 4일 동안 배양했습니다. SPEV 및 HT29 세포를 1 및 3 μg/ml의 AuNP로 배양하고 세포사멸/괴사 과정의 지수는 대조군과 크게 다르지 않았습니다(표 1 및 2).
6–12 μg/ml의 AuNP로 배양하면 Annexin V+/7AAD+, Annexin V-/7AAD+ 및 Annexin V+/7AAD 세포의 비율이 증가하고 살아있는 세포의 비율이 감소했습니다. Annexin V + 의 수 /7AAD + SPEV 셀은 대조군보다 7.8±0.7% 더 높았습니다(p ≤ 0.05) AuNP 12μg/ml 포함 Annexin V + 의 수 /7AAD + HT 29 세포는 대조군보다 3.2±0.4% 더 높았습니다(p ≤ 0.05) AuNP 6μg/ml 및 4.8±0.6%(p ≤ 0.05) AuNP 12μg/ml 사용
AuNP 농도에 대한 다세포 회전 타원체(MS)의 크기와 수의 의존성을 확인하기 위해 48시간 동안 다양한 농도의 AuNP에서 MS를 생성했습니다. 우리의 데이터는 HT29 및 SPEV 세포가 미세 환경의 동일한 조건에서 다세포 회전 타원체를 형성하는 다양한 능력을 입증했습니다(그림 6 및 7).
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AuNP와 배양 후 MS 세포 SPEV의 수 및 부피, #p ≤ 0.01(숫자 MS의 경우) **p ≤ 0.01(MS 볼륨의 경우)
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AuNP와 함께 배양 후 MS 세포 HT29의 수와 부피. #p ≤ 0.01(숫자 MS의 경우) **p ≤ 0.01(MS 볼륨의 경우)
따라서 48시간 동안 HT29 세포의 대조군 샘플이 평균 부피 5.19 × 10 -3 에서 회전 타원체를 형성했다면 mm 3 , SPEV 셀의 평균 부피 회전 타원체는 0.79 × 10 −5 mm 3 . 동시에 HT29 및 SPEV 세포에 대한 AuNP의 영향은 동일한 경향을 보였습니다. 세포 미세 환경에서 AuNP의 존재는 두 배양 모두에서 다세포 회전 타원체의 형성을 자극했습니다. 따라서 AuNPs의 농도가 1 및 3μg/ml인 경우 SPEV에 대한 MS의 부피가 대조군과 비교하여 각각 9.7배 및 7.4배 증가했습니다(그림 6). 동일한 AuNP 농도도 SPEV에 대한 MS의 부피 증가를 자극했습니다. HT29는 각각 1.4배와 1.2배 증가했습니다(그림 7).
AuNP 농도의 추가 증가는 두 배양 모두에서 MS의 평균 부피를 감소시켰습니다. AuNP 농도가 1에서 12μg/ml로 증가하면 HT29 MS의 부피가 7.18 × 10 -3 에서 감소했습니다. mm 3 ~ 4.24 × 10 −3 , 통제에 따르면 1.69배. SPEV의 경우 AuNPs의 농도가 1에서 12μg/ml로 증가했을 때 MS의 부피는 7.69에서 4.58 x 10 -5 으로 감소했습니다. mm 3 , 통제에 따르면 1.68배. 그러나 AuNP 농도의 증가는 MS의 부피 감소와 일치하고 HT29 세포 배양에서 회전 타원체 수의 증가와 상관 관계가 있습니다(그림 6 및 7). HT29 MS의 수는 AuNP 농도가 1~12μg/ml일 때 시야당 3개에서 10개로 증가했습니다. 동시에 SPEV MS의 수는 각각 32개에서 19개로 감소했습니다.
얻어진 데이터(그림 6 및 7)는 AuNP가 세포 대 세포 시스템에서 응집 상호작용에 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 우리의 데이터는 작은 농도의 AuNP(1-3μg/ml)가 배아 세포와 종양 세포 모두의 다세포 회전 타원체 형성을 자극했음을 보여줍니다. 그러나 더 높은 AuNP 농도(6–12μg/ml)는 현탁액에 있는 세포에 대해 세포독성 및 항응집 효과를 나타냈습니다. 이 과정은 감소된 평균 부피와 함께 더 많은 수의 HT29 MS의 형성에 기여했습니다. SPEV의 경우, AuNP의 고농도는 접착 분획의 세포 수와 현탁액의 MS 수를 감소시키는 세포 증식 억제 효과를 가질 수 있습니다. 이전에 저자들은 탄소 나노입자가 기질에 대한 세포의 부착을 감소시키고 현탁액으로의 세포 이동을 자극하여 다세포 회전 타원체의 형성을 유도한다고 보고했습니다[25, 26]. 문헌에는 AuNP가 액틴/미오신 미세섬유의 구조를 파괴하고 세포 증식, 접착 및 분화를 감소시키는 능력에 대한 데이터가 있습니다[27]. 우리의 데이터는 이 가정을 확인했습니다.
우리는 상피 세포 연속 및 발암 성 세포주 기원의 증식, 괴사 / 세포 사멸 및 다세포 회전 타원체 형성에 대한 AuNP의 영향을 평가했습니다. 6–12 μg/ml의 AuNPs는 SPEV 및 HT29 세포의 수를 감소시키고 세포 사멸 및 괴사의 초기 및 후기 단계에서 세포 수를 증가시키는 것으로 나타났습니다. AuNPs의 작은 농도는 HT29 및 SPEV 세포에 의한 다세포 회전 타원체의 형성을 자극합니다. 그러나, 더 높은 AuNP 농도는 현탁액 중의 세포에 대해 세포독성 및 항응집 효과를 나타냈다. AuNP의 작용에 대한 큰 민감도는 SPEV 세포(12μg/ml)와 비교하여 HT29(6μg/ml) 라인에서 나타났습니다.
세포 형태와 세포 골격에 대한 AuNP의 효과는 최근에야 더 많은 관심을 받았으며, 기본 메커니즘과 향후 결과는 깊이 조사되지 않았습니다[28,29,30]. 이와 관련하여 모든 새로운 AuNP 유형이 시간의 함수로서 세포내이입 경로 및 세포내 국소화를 평가하는 것이 중요합니다. 다른 유형의 AuNP에 대해 효과는 세포 내 AuNP 농도에 의존하고 일시적인 것으로 설명되었으며, 반복적인 세포 분열 후 세포내 AuNP 농도가 기하급수적으로 감소하고 효과가 더 이상 관찰되지 않습니다. 또한 AuNP의 가능한 엔도솜 탈출을 평가해야 합니다. 세포골격 결함은 AuNP 농도에 명확하게 의존하는 것으로 설명되었으므로 효과 없이 최대 세포 로딩 용량을 시도하고 평가하기 위해 광범위한 농도 범위의 입자를 테스트해야 합니다. 또한, 세포골격은 많은 세포내 신호전달 경로에도 관여하기 때문에 AuNPs에 의해 유도된 세포골격 파괴가 2차 효과로 이어지는지 여부를 조사해야 합니다[31].
NP는 특정 물리적 치수를 가지므로 그들이 차지하는 세포 내 부피는 세포 형태의 변경을 일으키거나 세포 세포 골격 네트워크의 구조에 영향을 미칠 수 있습니다[28, 29, 31]. 나중 효과는 또한 세포 내이입 방식에 대한 NP 포즈의 높은 요구로 인한 것일 수 있습니다. AuNP는 A549 인간 암종 폐 세포와 같은 여러 세포 유형의 형태에 중대한 영향을 미치는 것으로 설명되었습니다[32]. AuNP는 또한 인간 진피 섬유아세포의 액틴 원섬유에 농도 의존적 영향을 미치는 것으로 설명되었습니다[33, 34]. Mironava et al. [35, 36]은 AuNP 노출 시간, 농도 및 NP의 크기의 함수로 세포골격 필라멘트가 파괴되는 것을 추가로 보여주었지만, 액틴 또는 β-튜불린 단백질 발현 수준은 영향을 받지 않았습니다.
사용된 세포 유형은 밀접하게 관련된 경우에도 서로 다른 세포 유형이 동일한 유형의 나노물질에 대해 상당히 다르게 반응할 수 있기 때문에 매우 중요합니다[37, 38]. 바람직하게는, NP의 (미래) 생물의학적 응용에 가장 많이 관련된 세포 유형(예:상피, 내피 세포) 또는 다른 생식층에서 파생된 여러 세포를 테스트해야 합니다. 세포독성 효과를 조사할 때 암세포 유형의 사용은 비정상적인 결과를 초래할 수 있으므로 최소화해야 합니다[39]. 암세포는 증식을 상향 조절하고 세포 생존력을 유지하도록 예정되어 있는 몇 가지 특정 특성과 변경된 세포 내 신호 전달 경로를 가지고 있어 일부 NP 매개 세포독성 효과에 덜 취약합니다.
우리의 의견으로는 AuNP가 세포의 표면 기능 그룹(예:막횡단 단백질)에 결합하는 것은 가역적이거나 비가역적이어서 일시적 또는 영구적인 구조적 손상을 초래할 수 있습니다[40, 41]. 생체역학적 특성(예:경도 및 탄성), 접착성 및 세포의 표면 전기적 특성 변화의 잠재적 영향을 인지할 수 있습니다. 따라서 경도 또는 탄성의 변화는 표면 구조적 유연성, 세포 분열을 위한 기계적 에너지 생성 및 세포 운동성에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 접착성에 관해서는, 세포 미세 환경은 일반적으로 세포가 주변 환경에 부착할 수 있도록 하는 특정 분자가 있는 세포외 기질로 구성됩니다[42]. 표면 전하는 의심할 여지 없이 세포와 주변 환경 간의 상호 작용에서 중요한 역할을 합니다.
다른 저자들도 NP가 미토콘드리아에 우선적으로 국한되어 산화 스트레스를 유발하고 구조적 손상을 강화한다고 보고했습니다[40]. Pan et al.의 최근 기사. 1.4nm AuNP가 Hela 세포에서 산화 스트레스와 미토콘드리아 손상을 통해 괴사를 유도한다고 설명합니다[43]. 생분해 시 세포 배지에 나노입자가 축적되면 세포소기관을 파괴하고 유전적 돌연변이를 일으킬 수 있기 때문에 안전하지 않습니다.
세포 사멸 동안 세포에서 일어나는 변화는 대부분의 세포 유형에서 유사합니다. 세포 사멸 세포에서 원형질막의 지질 구성 변화가 있습니다. 포스파티딜 세린은 이중층의 세포질 부분에서 외부로 이동하여 카스파제 캐스케이드 활성화, 염색질 응축 및 미토콘드리아의 전자 전달 사슬 장애를 일으켜 결국 ATP 합성을 정지시킵니다. 프로그램된 세포 사멸은 유전적 장애, 화학적 또는 물리적 요인에 대한 노출, 세포의 다른 변화로 인한 수용체 매개 생리적 자극에 의해 유발될 수 있습니다. 이 효과는 6–12μg/ml의 AuNP에서 관찰되었습니다.
다세포 응집체(스페로이드, 배상체)는 단층 성장 세포와 조직 배양 사이의 간헐적 수준을 나타냅니다. 회전 타원체는 세포 3차원 성장 및 조직, 세포 간 상호 작용 및 미세 환경 조건(예:AuNP 농도, 증식 강도 및 세포 접착성 및 미세 응집체 형성에 미치는 영향)의 객관적인 모델입니다. MS 형성은 배아 세포주와 마찬가지로 종양의 경우 잘 정립된 배양 방법입니다[24, 44, 45]. 우리 연구에서 스페로이드의 형성 및 성장은 인공 세포외 기질의 일부로 CMC를 추가하고 표면에 대한 세포 부착을 억제하고 세포 응집을 자극하는 1% 한천으로 표면 코팅함으로써 달성됩니다. 이러한 조건에서 MS 배양은 제한된 세포 덩어리 성장 또는 배아 세포의 자발적 분화로 인해 응집체가 중심 괴사를 형성할 때까지 실현될 수 있습니다.
문헌에는 AuNP가 결장암 세포주 및 배아 세포주와 상호 작용하는 것에 대한 정보가 있습니다[46, 47]. 이러한 데이터에 따르면, 매우 낮은 농도의 AuNP에 노출되더라도 세포 증식, 분화 및 세포 사멸을 강조하여 인간 배아 신경 전구체 세포 및 HT29에 손상을 줄 수 있습니다.
AuNPs의 효과가 G0/G1기 축적, S 및 G2/M기 고갈뿐만 아니라 인간 구강 편평 암종 세포(HSC-3)의 ATP 수준 감소에 기반한다는 발표된 데이터가 있습니다[48]. 세포 주기 조절은 기질과 세포의 초점 접촉을 위반하고 2D 배양에서 부유 분획으로 세포를 옮기고 3D 배양에서 갭 접합부에서 세포 대 세포 접촉을 억제함으로써 해결할 수 있습니다[48,49,50]. AuNP의 나노 크기(15nm 부근)로 인해 세포의 응집 중심이 될 수 없습니다. 동시에 AuNPs의 세포막 내 삽입[51], 세포막 AuNP 제타 전위[32] 및 형성 세포 대 세포/세포 대 표면 접촉에 대한 영향은 분명히 괴사/아폽토시스 메커니즘을 유발할 수 있습니다. , 세포 독성 효과 및 세포 주기 정지. 기질과 세포의 국소 접촉 위반 및 부유 분획으로의 세포 이동은 세포 주기 조절의 한 방법입니다[48, 49]. 작은 농도의 AuNP는 세포에 통계적으로 유의한 세포독성 효과를 나타내지 않았습니다. 그러나, 더 높은 AuNP 농도는 현탁액 중의 세포에 대해 세포독성 및 항응집 효과를 나타냈다. 이 과정은 감소된 평균 부피로 더 많은 수의 MS를 형성하는 데 기여했습니다. 우리는 AuNP가 세포의 응집력 있는 접촉에 쐐기를 박고 손상시킨다고 가정합니다. 따라서 SPEV 및 HT29 세포주에 대한 AuNP의 효과에 대한 우리의 실험은 AuNP 매개 암 치료법 개발에 대한 AuNP의 추가 적용을 뒷받침합니다.
생체 내 동물 연구에서 항암 효과를 확인하기 위해서는 향후 연구가 필요할 것입니다. 그럼에도 불구하고 우리의 깊은 확신은 물질의 본질과 가능한 부정적인 영향을 알면 AuNP의 해로운 영향을 피하고 긍정적인 생명 공학 잠재력을 사용할 수 있다는 것입니다. 우리의 연구는 의학에 최대한의 이점을 가진 항암 치료 맥락을 위한 효과적인 재료에 매우 안정적으로 적용될 수 있습니다.
우리의 결과는 AuNP가 SPEV 및 HT29 세포에서 용량 의존적 세포독성을 유도한다는 개념을 뒷받침합니다. 또한, 이 보고서는 처음으로 6-12μg/ml 농도의 15nm AuNP가 SPEV 및 HT29 세포의 증식을 감소시키고 세포자살 및 괴사의 초기 및 후기 단계에서 세포 수를 증가시켰음을 보여줍니다. 또한, 소량의 AuNP(1-3μg/ml) 농도가 다세포 회전 타원체의 형성을 자극하는 것으로 나타났습니다. 그러나, 더 높은 AuNP 농도는 현탁액 중의 세포에 대해 세포독성 및 항응집 효과를 둘 다 가졌다. AuNPs의 작용에 대한 큰 민감도는 SPEV 세포(12μg/ml)에 비해 HT29 라인(6μg/ml)에서 나타났습니다.
나노물질
초록 우리는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)로 코팅된 코발트 페라이트 나노 입자와 나노구의 독성에 대한 비교 연구를 제시합니다. 나노입자는 열수법에 의해 제조되었고 나노구체는 용매열법에 의해 제조되었다. 나노 물질의 표면은 폴리에틸렌 글리콜로 성공적으로 개질되었습니다. 제조된 시료의 형태를 조사하기 위해 X선 회절(XRD), 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법, 라만 분광법, 열중량 분석(TGA) 및 전자 현미경 기술을 사용했습니다. 구조 분석을 통해 각각 직경이 20–25 nm 범위인 다결정 코발트 페라이트 나노입자와 80–100
초록 파킨슨병(PD)은 중뇌에서 도파민성 뉴런의 점진적인 소실을 특징으로 하며, 줄기 세포 이식 방법은 치료를 위한 유망한 전략을 제공합니다. 이러한 연구에서 생체 내 이식된 세포의 생물학적 행동을 추적하는 것은 줄기 세포 기능에 대한 기본 이해와 임상 효과 평가에 필수적입니다. 본 연구에서 우리는 열분해 방법과 2단계 개질을 통해 폴리아크릴산(PAA)과 메톡시폴리에틸렌글리콜아민(PEG)으로 코팅된 새로운 초소형 초상자성 산화철 나노입자를 개발했습니다. USPIO-PAA/PEG NP는 TEM 및 FTIR에서 볼 수 있듯이 10.0
