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 nm 범위의 나노구체 형성이 확인되었습니다. Kunming SPF 쥐(암컷, 6-8주령)를 사용하여 쥐의 여러 기관에서 코발트 페라이트 나노입자와 나노구에 의해 유도된 독성을 조사했습니다. 생체 분포 연구, 생화학적 지표, 조직병리학적 평가, 염증 인자, 산화 및 항산화 수준, 세포독성 시험을 수행하여 마우스에서 코발트 페라이트 나노입자 및 나노구에 의해 유도된 독성을 평가했습니다. 코발트 페라이트 나노구는 나노입자보다 독성이 더 강한 것으로 밝혀졌으며 커큐민은 마우스에서 PEG 코팅된 코발트 페라이트 나노물질에 의해 유발된 독성에 대한 우수한 치유제임이 입증되었습니다.
최근 몇 년 동안 자성 나노 물질은 기초 연구와 기술 응용 모두에서 엄청난 관심을 받았습니다. 이러한 응용 분야에는 약물 전달 수단[1,2,3], 자기 공명 영상(MRI)[4,5,6], 온열 요법[7,8,9], 바이오센서[10], 세포 분리 [11], 단백질 분리 [11, 12], 유전자 자기 감염 [13,14,15], 환경 오염 및 정화 [16, 17]. 코발트 페라이트는 경자성 물질로서 MRI의 조영제, 표적 약물 전달 및 온열 요법의 가열 매개체로 사용됩니다[18,19,20,21,22,23]. 코발트 페라이트는 의약용으로 사용되지만 용액 내에서 방출되는 코발트의 양이 현저하게 많아 독성이 높고, 용액에서 응집이 일어나며, 계면활성제 사용 시 표면 접근성이 떨어지는 등의 제약이 있다. 따라서 이 문제는 특정 생체 적합성, 무독성, 물에 안정한 분산 재료로 표면 개질을 사용하여 극복되었습니다[24,25,26,27,28]. 또한, 코발트 페라이트의 제조는 특정 응용 분야에 대한 맞춤형 구성, 모양 및 크기로 쉽고 비용 효율적입니다. mechanochemical [29], sonochemical [30], co-precipitation [31, 32], micro-emulsion [33] 등 나노 크기의 코발트 페라이트 합성에 채택된 다양한 기술이 있습니다. ,38]. 유사하게, curcumin을 템플릿으로 사용하여 맞춤형 형광 구리 나노 클러스터를 제조하기 위해 단일 단계 친환경 방법을 포함한 다른 기술이 채택되었습니다[39]. 대부분의 이러한 기술의 주요 단점은 준비된 재료의 낮은 결정도이며, 이는 결국 자기 특성의 심각한 열화를 초래합니다. 이와 관련하여, 열수[40] 및 용매열[41] 기술은 제어된 형태 및 결정성을 갖는 코발트 페라이트를 합성하는 가장 효과적이고 효율적인 기술입니다.
문헌에서는 은나노입자(Ag NPs)와 같은 다양한 나노물질이 항균제 및 관련 감염병 치료에 사용되는 것으로 보고되고 있으며, 약물전달 및 다양한 질병의 치료를 위한 나노차량으로도 활용되고 있다[42]. 다른 리뷰 기사에서 페레이트는 폐수에서 다양한 범위의 화학적 및 생물학적 종을 제거하는 데 사용되는 것으로 보고되었습니다[43]. 코발트 페라이트 나노 물질의 의학적 응용에서 주요 문제는 코발트 페라이트가 장기에 축적되어 체내 독성을 유발하여 수집된 나노 물질을 장기에서 긴급 제거해야 하고 코발트 페라이트로 인한 손상의 치유가 필요하다는 것입니다. 여러 연구자들이 항염증제를 연구했으며 이러한 약물이 나노물질에 의해 유발된 독성을 감소시킬 수 있음을 발견했습니다[44, 45]. 항산화, 항돌연변이, 항종양, 발암 특성을 지닌 커큐민은 코발트 페라이트 나노물질에 의해 유발된 독성에 대한 치료제로 사용될 수 있다[46,47,48]. TNF에 직접 결합하여 in vitro 및 in vivo에서 TNF 차단제로서 사용할 수 있는 능력이 있다[49].
이 작업의 목적은 실험실에서 폴리에틸렌 글리콜(PEG)로 코팅된 코발트 페라이트 나노입자와 나노구를 제어된 형태로 제작하는 것이었습니다. 다양한 양의 나노물질을 마우스에 정맥 주사하고 혈액 분석, 생체 분포, HE 염색 및 세포 생존 능력을 연구하여 이러한 나노물질의 독성을 평가했습니다. cobalt ferrite nanoparticles와 nanospheres의 독성을 비교하였고, curcumin을 마우스에서 cobalt ferrite nanospheres에 의해 유발된 독성에 대한 치료제로 사용하였다. 코발트 페라이트 나노구는 확대된 표면적 때문에 나노 입자보다 독성이 더 강한 것으로 나타났습니다. 우리가 아는 한, 이것은 이전에 수행되지 않은 이러한 종류의 첫 번째 상세한 연구입니다.
PEG 코팅된 코발트 페라이트 나노 입자의 제조를 위해 열수 기술을 채택했습니다[40, 47]. 이를 위해 염화 코발트(0.2 M)와 질산 제2철(0.4 M)의 용액을 각각 25 mL의 탈이온수에 준비한 다음 이 용액을 폴리에틸렌 글리콜(2.5 mM)의 25 mL 수용액과 혼합하고 각각 수산화나트륨(3 M). 그런 다음 혼합물을 20분 동안 교반하고 스테인리스강(SS) 오토클레이브에 붓고 180°C에서 6시간 동안 가열했습니다. 공정이 완료되면 혼합물을 상온으로 식힌 후 DI water와 ethanol로 2~3회 세척하여 불순물을 제거하였다. 혼합물을 오븐에서 밤새 약 80 °C에서 건조시킨 다음 원하는 코발트 페라이트 나노 입자를 얻기 위해 미세 분말로 분쇄했습니다.
PEG 코팅된 코발트 페라이트 나노스피어의 제조를 위해 용매열 기술이 사용되었습니다. 이를 위해 염화 코발트 6수화물을 40 mL 에틸렌 글리콜(2.5 mM)에 용해시킨 다음 염화철 6수화물 1.35g과 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 1 g을 첨가했습니다. 이어서, 혼합물을 약 30분 동안 교반한 다음, 테플론 라이닝된 SS 오토클레이브에 밀봉하였다. 이어서, 오토클레이브를 200℃에서 8시간 동안 가열하고, 반응을 종료한 후, 실온으로 냉각시켰다. 혼합물을 탈이온수 및 에탄올로 세척한 다음 오븐에서 밤새 80°C에서 건조시켰다. 마지막으로, 혼합물을 미세 분말로 분쇄하여 80-100 nm 범위의 직경을 갖는 PEG 코팅 코발트 페라이트 나노구를 얻었다. 제조된 나노물질의 형태는 Ref. [50], Ref. [50, 51], Ref. [51], Ref. [52].
PEG 코팅된 코발트 페라이트 나노입자 및 나노구체의 방사성 표지는 99m 로 수행되었습니다. 환원제로 염화 제1주석을 사용하는 Tc[53,54,55]. 이를 위해 신선한 9,900만 TcO4 생성기 용출액(~4 mCi의 활성을 갖는 50 μL)을 30 μL SnCl2에 추가하여 준비했습니다. 현탁액(0.5 N HCl 중 1 mg/mL). NaHCO3의 도움으로 용액(1 M)에서 현탁액의 pH는 8-10 범위로 조정되었습니다. ~ 0.4%wt의 코발트 페라이트를 함유하는 나노입자 및 나노구체(각각 40 μL) 용액을 염화제1주석(50 μg), 아스코르브산(10 mg/mL) 및 99m 현탁액과 혼합했습니다. TcO4 . 이어서, 혼합물을 80℃에서 25분 동안 10,000rpm으로 교반하였다. 정확한 측정을 위해 99m 의 짧은 수명으로 인해 24 시간 이내에 방사능 수치를 기록했습니다. Tc(~ 6 h). 그런 다음 원심분리 후 상층액을 따라내었고 나머지 물질은 99m 인 것으로 확인되었습니다. Tc-PEG-코발트 페라이트 나노입자 및 나노구. 종이 크로마토그램은 표지된 화합물의 방사성 수율을 측정하는 데 사용되었으며, 이는 생체 내에서 마우스에서 나노물질의 실제 생체 분포를 반영하는 65% 이상이었습니다.
그림 1에 표시된 대로 Kunming SPF 마우스(암컷, 6–8주령, 체중 18–20 g)는 중국 Lanzhou University 의료 과학 연구소에서 얻었습니다. 모든 생쥐는 21-22°C로 유지되는 온도 조절 시스템 하에서 우리에 보관되었고 조명은 08:00에서 20:00 h 사이에 켜졌습니다. 음식과 수돗물에 대한 무료 접근이 생쥐에게 주어졌고, 그들은 국립 의학 연구 학회에서 공식화한 실험 동물 관리의 프로토콜과 미국 국립 보건원의 지침에 따라 처리되었습니다. 마우스를 무작위로 여러 그룹으로 나누고 각 그룹에 5마리의 마우스를 포함시킨 다음 99m 을 정맥 주사했습니다. 나노입자 및 나노구체의 Tc-PEG-코발트 페라이트 용액은 각각 1 h, 6 h, 16 h 및 24 h 후에 사멸됩니다. 심장, 폐, 간, 비장 및 신장의 조직을 즉시 해부하고 호일로 싸서 무게를 측정한 다음 방사능 99m 감마 카운터 검출기를 사용하여 각 조직의 Tc를 측정하였다. 마우스의 다른 기관에서 나노물질의 생체분포는 젖은 조직의 그램당 주사 용량 백분율(즉, % ID/g)로 표시되었습니다.
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실험 모델의 개략도
헤마톡실린 및 에오신(HE) 염색을 위해 파라핀 왁스를 자일렌으로 슬라이스하여 탈랍하고 각각 약 10분 동안 2회 반복하였다. 샘플의 수화는 100% 에탄올, 95% 에탄올 및 70% 에탄올 농도가 각각 다른 에탄올 용액을 통해 슬라이드를 2분 동안 이동하여 수행했습니다. 흐르는 수돗물에 실온에서 약 2분 동안 헹구고 과정이 종료되면 핵을 헤마톡실린 염색용액으로 60°C에서 10분, 상온에서 1분 동안 염색한 후 슬라이드를 제자리에 놓았다. 흐르는 수돗물에 실온에서 약 5 분 동안 작업 eosin Y 용액에서 2분 동안 샘플을 염색한 다음 95% 에탄올에 먼저 담그고 그 다음 100% 에탄올에 각각 2분 동안 담가 샘플을 탈수합니다. eosin 염색 용액에 15 초 동안 침지하여 세포질을 7 초 동안 염색하였다. 제거 후 세포질을 세척하고 무수 에탄올로 각각 1 분씩 2회 탈수하였다. 그런 다음 조직을 Xylene으로 15초 동안 투명하게 만들고 세포질을 검사한 다음 중성 잇몸 봉인을 사용하여 사진을 찍었습니다. 조직의 현미경 검사는 디지털 카메라와 결합된 Olympus Microphoto-CX41 현미경을 사용하여 수행되었습니다.
노출군의 쥐에 250마이크로그램의 PEG 코팅 코발트 페라이트 나노입자와 나노구체를 정맥주사하고 대조군은 0.9% 생리식염수를 처리한 후 24시간 후에 모든 쥐를 죽였다. 마우스에서 혈액을 채취하고 약 10분 동안 원심분리하여 혈청을 얻었다. TB, ALT, AST, BUN, CREA, Cys-C의 혈청 함량은 ELISA와 western blot으로 측정하였다. 간, IL-6, IL-8 및 TNF-α에 연결된 효소는 괴사에 의해 유도되는 염증 반응에서 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 기관이 염증에 반응할 때 이러한 표현의 높은 수준이 발생합니다.
PEG로 코팅된 코발트 페라이트 나노입자 및 나노구체의 세포독성 가능성은 세포 대사 활성을 평가하기 위한 비색 분석인 MTT에 의해 결정되었습니다. 중국 상하이에서 구입한 인간 상피 세포 L-132와 인간 단핵구 THP-1을 30–125 μg/mL 범위의 나노 입자와 50–250 μg/mL 범위의 나노구에 노출시켰고 광학 밀도는 다음과 같습니다. 마이크로플레이트 분광광도계 시스템(UNICO WFZ UV-2000, Shanghai, China)을 사용하여 다양한 분석에 대해 590 nm에서 측정했습니다. L-132 세포는 흡입이 나노 물질의 주요 노출 경로로 선택되었고 THP-1 세포는 이물질 제거 역할로 인해 사용되었습니다. 각 분석에서 처리되지 않은 세포를 음성 대조군으로 평가했습니다. 효소 활성의 억제가 세포에서 관찰되었으며 처리되지 않은(음성 대조군) 세포와 비교되었고 값은 음성 대조군의 비율 형태로 유도되었고 나노입자 및 나노구의 농도에 대해 플롯팅되었습니다.
각 데이터 포인트는 3회 수행된 실험의 평균값(±sem)으로 보고되었습니다. 차이의 유의성은 분산 분석을 사용하여 평가되었으며 통계 차트는 Origin 및 Microsoft Excel 소프트웨어를 사용하여 작성되었습니다.
준비된 나노 물질의 구조 분석(XRD, FTIR, Raman 및 TGA)은 그림 2에 나와 있습니다. 그림 2a의 XRD 결과는 코팅된 코발트 페라이트와 코팅되지 않은 나노 스케일의 코발트 페라이트를 나타내며, 이는 코발트 페라이트가 성공적으로 제조되었음을 확인합니다. XRD 데이터에서 관찰된 모든 피크의 위치와 상대 강도는 코발트 페라이트의 결정질 특성을 확인합니다. 준비된 코발트 페라이트의 순도를 나타내는 추가 피크는 관찰되지 않았습니다. 코발트 페라이트의 평균 결정자 크기는 ~ 24 nm인 것으로 밝혀진 Scherrer 식 [56]을 사용하여 결정되었습니다. 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법은 코발트 페라이트의 양이온 분포(니켈, 코발트 및 철)를 조사하기 위해 수행되었습니다. 그림 2b는 실온에서 수집된 FTIR 데이터를 나타냅니다. 이론적으로 코발트 페라이트는 두 개의 강한 흡수대(ʋ1 및 ʋ2 ) 400–600 cm −1 범위에 나타나는 소수의 다른 것들과 함께 . 이러한 모든 피크는 그림 2b에 표시된 데이터에 명확하게 표시되어 있습니다. FTIR 데이터에서 ʋ1 사면체 사이트에서 금속의 고유 신축 진동에 해당하는 반면, ʋ2 8면체 사이트에서 금속 이온의 신축 진동에 해당합니다[57,58,59]. 3421 cm −1 에서 FTIR에 나타나는 피크 코발트 페라이트 표면에 성공적인 결합을 나타내는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)에 해당합니다. 상온에서 수집된 코발트 페라이트의 라만 분석은 그림 2c에 나와 있으며, 이는 데이터에서 볼 수 있는 5개의 서로 다른 피크를 나타냅니다. 700 cm −1 미만에서 피크가 나타남 는 주요 특성 피크(A 1g 모드) 코발트 페라이트의 사면체 사이트에서 Fe-O 결합을 따라 산소 이온이 늘어나는 것에 해당하는 반면 [60], 데이터에 나타나는 다른 피크도 코발트 페라이트에 속합니다. 이것은 우리 실험에서 PEG-코발트 페라이트의 성공적인 제조를 확인합니다. 그림 2d는 50–380°C의 온도 범위에서 수집된 샘플의 TGA 결과를 보여주며, 이는 코발트 페라이트가 다양한 온도에서 무게를 잃는다는 것을 나타냅니다. TGA 분석에서도 PEG의 열안정성은 상대적으로 낮은 반면 PEG-코발트 페라이트의 열안정성은 높다는 것이 분명합니다.
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아 코발트 페라이트의 XRD 결과. ㄴ 500–4000 cm −1 범위에서 사용되는 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법 . ㄷ 190–1000 cm −1 에서 수집된 샘플의 실온 라만 스펙트럼 주파수 범위. d PEG 코팅 CoFe2의 열중량 분석(TGA) O4 50–400 °C의 온도 범위에서 수집
샘플의 전자 현미경 분석은 그림 3에 나와 있습니다. 그림 3(a) 및 (b)는 각각 PEG 코팅된 코발트 페라이트 나노 입자 및 나노구의 SEM 이미지를 나타내는 반면 그림 3(c) 및 (d)는 다음을 나타냅니다. 나노구체와 나노입자의 TEM 분석. 이러한 결과는 나노 입자의 평균 크기가 약 25 nm이고 나노구의 평균 크기가 80–100 nm임을 보여줍니다. 나노구체의 TEM 이미지에서 나노구체는 표면적이 큰 다수의 더 작은 나노입자로 구성되어 약물 운반 매개체로서 나노물질의 의학적 응용에 매우 바람직한 메조다공성을 만드는 것이 분명합니다. 이러한 모든 구조 분석은 순수한 상 PEG 코팅 코발트 페라이트 나노입자 및 나노구의 성공적인 형성을 확인시켜줍니다.
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코발트 페라이트 나노입자의 SEM(a ) 및 나노스피어(b ). PEG 코팅된 코발트 페라이트 나노입자의 TEM 이미지(c ) 및 나노스피어(d ), 다른 해상도로 수집됨
정량적으로, 혈액, 심장, 간, 비장, 폐 및 신장에서 PE 코팅 코발트 페라이트 나노입자 및 나노구체의 생체분포를 다른 시간 간격(1, 6, 16 및 24 h)에 따라 정량적으로 나타내었다. 99m 정맥 주사 후 24 시간 이내에 혈액 및 기타 기관에서 코발트 페라이트의 존재를 평가했습니다. Tc-PEG-코발트 페라이트 용액(나노입자 및 나노구). 도 4(a)에 나타난 나노구체의 경우, 노출 1 시간 후 코발트 페라이트의 혈액 보유량은 6.5 ± 0.33% ID/g이었으며, 다음 시간 간격(즉, 6, 16 및 24 h). 나노구체는 주로 심장, 간, 비장, 폐 및 신장에 분포하는 것으로 나타났습니다. 그러나 대부분은 주로 비장에 축적되었습니다. 더욱이, 다양한 기관에서 나노구체의 생체분포는 처음 1시간 후에 가장 높은 것으로 밝혀진 다음 점차 감소하여 6 h 후에 30% 미만으로 유지되는 것으로 나타났습니다. 코발트 페라이트 나노입자의 경우, 노출 1 h 후 나노입자의 혈액 보유율은 약 2.8 ± 0.14% ID/g로 체내 혈액 풀에서 방사성 물질의 제거가 비교적 빠르며 시간이 지남에 따라 감소함 그림 4(b)와 같이. 나노 입자는 심장, 간, 비장, 폐 및 신장에 분포했으며 비장과 간에 최대 농도를 나타냈다. 혈액 및 기타 장기에서 나노입자의 생체 내 분포는 첫 1시간 후에 가장 높았고 6 h 이후에 점차 감소하고 24 h 이후에 최종적으로 가장 낮은 값에 도달했음을 그림에서 명확하게 알 수 있습니다. 나노구체와 나노입자의 생체분포 결과를 비교하면, PEG가 코팅된 코발트 페라이트 나노구체의 혈액 및 마우스의 다른 장기에 나노입자에 비해 축적/존재가 더 많이 있음을 알 수 있다. 이것은 나노 입자와 비교하여 나노구의 큰 표면적 및 높은 다공성과 관련될 수 있으며, 이는 생물학적 시스템과 나노 물질 상호 작용의 반응성을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다. 나노입자의 경우, 비표면적이 낮은 비-메조다공성 특성으로 인해 동일한 조건에서 나노구체보다 반응성이 낮습니다. 이러한 특징은 혈액 및 쥐의 다른 기관에서 PEG 코팅된 코발트 페라이트 나노입자의 장기간 저항을 감소시켰을 수 있습니다. 또한, 나노스피어는 생체분자와 복합 형성을 일으키고 라디칼 종의 증가, 산화 스트레스 수준 증가, 세포 DNA 손상, 지질 과산화에 의한 산화 스트레스 결과를 초래합니다.
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PEG-CoFe2의 생체분포 O4 나노스피어(a)에 다양한 간격(1, 6, 16, 24 h) 노출 후 혈액, 심장, 간, 비장, 폐 및 신장에서 ) 및 나노입자(b )
마우스에서 PEG-코발트 페라이트 나노입자 및 나노구체의 독성 영향을 연구하기 위해 생화학적 지표를 측정하였고 그 결과를 Fig. 5에 나타내었다. 대조군과 노출군 쥐. SPSS 소프트웨어는 *P로 데이터 추출에 사용되었습니다. 측정 중 상당한 변화를 나타내는 <0.05. 나노스피어와 나노입자 모두 대조군 마우스와 비교했을 때 모든 생화학적 지표가 유의한 변화를 보이는 것을 알 수 있다(*P <0.05). 코발트 페라이트 나노스피어 노출군의 경우 ALT, AST, BUN 수치가 유의한 차이를 보입니다(*P <0.05) 대조군 마우스에 비해 나노입자 노출군의 경우 Cys-C만이 대조군 마우스에 비해 유의한 차이를 보였다(*P <0.05). 신장 기능의 바이오마커를 주로 담당하는 TB와 Cys-C가 나노스피어의 경우 유의하게 감소되었음을 알 수 있다. 이것은 신장이 나노입자에 비해 PEG-코발트 페라이트 나노구의 노출에 의해 더 많은 영향을 받는다는 것을 시사한다. 간의 바이오마커인 AST는 나노입자와 나노구의 노출에 의해 더 많은 영향을 받았습니다. 이것은 코발트 페라이트의 노출이 간 기능에 악영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 이 모든 결과로부터 PEG-코발트 페라이트 나노구체가 코발트 페라이트 나노입자에 비해 생체 내에서 마우스에 더 많은 손상을 입히고 있음이 분명합니다.
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대조군, 나노입자 및 나노구 노출군 마우스의 혈청 내 생화학적 지수. 데이터는 3중으로 수행된 2개의 독립적인 실험의 평균 ± SD를 나타냅니다. *피 <0.01
그림 6과 같이 대조군, 나노입자, 나노구체 및 처리군 마우스의 조직병리학적 분석을 제시하였다. 나노구체 및 나노입자 노출군의 결과를 대조군 마우스와 비교하면, PEG-코발트 페라이트 나노구체가 나노 입자 노출 그룹과 비교하여 마우스의 다른 기관(간, 비장, 신장 및 폐)에서 더 많은 손상을 일으키는 것으로 나타났습니다. 신장에서는 나노입자 노출 및 대조군 마우스와 비교할 때 나노구체 섭취의 경우 경미한 부종과 함께 사구체 울혈이 발생하였고 간질 염증 세포가 관찰되었다. 또한 나노입자가 나노구체보다 염증이 덜 나타나는 것을 알 수 있다. 나노입자 노출의 경우 폐의 영향이 상대적으로 적은 반면 나노구체의 경우 폐포벽이 두꺼워지고 경미한 섬유화가 관찰되었다. 또한 나노스피어 노출군에서는 간세포가 부풀어 오르고 부종이 발생한 반면 나노입자 노출군에서는 염증이 상대적으로 적었다.
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다른 그룹의 조직 조직학 섹션(대조군, 나노입자, 나노구 및 처리)
IL-6, IL-8, TNF-α, MDA, T-AOC의 발현 정도를 측정하여 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7a는 IL-6, IL-8, 및 대조군, 나노입자 및 나노구 노출 그룹에 대한 β-액틴. 대조군, 나노입자 및 나노구 노출 그룹에 대한 IL-6 및 IL-8의 상대적인 단백질 수준은 그림 7b에 표시되어 있는 반면, TNF-α, MDA 및 T-AOC의 함량은 그림 7c에 나와 있습니다. e와 *P 노출 그룹 대 대조군의 경우 <0.05 ± sem. 그 결과 코발트 페라이트 나노구 노출 그룹 마우스의 IL-6, IL-8, TNF-α 및 MDA 수준이 나노 입자 그룹의 수준보다 높으며 이 두 수준 모두 대조군 마우스보다 높은 것으로 나타났습니다. T-AOC의 경우, 나노구체의 수준은 나노입자 노출 및 대조군 마우스의 수준보다 낮았다. 이 모든 결과는 나노입자와 나노구가 쥐, 특히 간에서 염증을 일으키고 있음을 나타냅니다. 그러나 나노구는 나노 입자보다 장기에 더 많은 영향을 미치고 있습니다. 체내의 나노물질이 활성산소(ROS)를 생성하여 항산화제의 질적 감소를 유발하여 생물학적 조직의 산화 손상을 일으켜 세포 유기체에 악영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있습니다[61, 62]. 또한, 나노입자에 노출된 마우스의 IL-6, IL-8, TNF-α, MDA 및 T-AOC의 수준을 나노구에 노출된 마우스와 비교했을 때, 코발트 페라이트 나노구는 더 많은 염증을 유발하는 것으로 나타났습니다. 나노 입자 노출 그룹 마우스와 비교.
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IL-6, IL-8, TNF-α, MDA 및 T-AOC의 발현. 아 대조군, 나노입자 및 나노구 노출 그룹에서 IL-6, IL-8 및 β-액틴에 대한 웨스턴 블롯 밴드. ㄴ IL-6 및 IL-8의 상대적 발현 수준. ㄷ TNF-α의 함량. d MDA 수준. 이 대조군 및 노출 그룹(나노입자 및 나노구)에 대한 T-AOC 함량의 통계 차트. (*피 <0.05 노출 그룹 대 대조군 ± sem)
다양한 농도의 PEG 코팅 코발트 페라이트 나노구 및 나노 입자에 대한 세포 독성 연구를 수행했으며 그 결과를 그림 8에 나타내었습니다. L-132 세포의 생존율은 그림 8(a)에 표시한 반면, 그림 8 (b)는 THP-1 세포의 생존율을 나타냅니다. 100μg/mL 이상의 농도에서는 두 세포 모두에서 관찰된 세포 생존력에 상당한 변화가 있음을 알 수 있으며, 그 결과는 PEG 나노스피어의 경우에 더욱 뚜렷함을 알 수 있다. 이것은 코발트 페라이트 나노스피어가 나노입자에 비해 더 많은 손상을 일으키고 있음을 확인시켜줍니다. 더욱이, 세포 생존율은 나노입자와 나노구의 농도가 증가함에 따라 감소하는데, 이는 두 가지 형태의 PEG 코팅 코발트 페라이트가 농도가 증가함에 따라 마우스에서 더 많은 독성을 생성함을 나타냅니다. 두 개의 서로 다른 세포 표적(L-132 및 THP-1)으로 인해 세포 사멸 메커니즘에 따라 세포 반응이 동일하지 않을 것으로 예상할 수 있습니다[63]. 비슷한 크기의 입자에 대해서도 세포 표적 특이성을 설명할 수 있는 가능한 이유는 단핵구(THP-1 세포)를 특징짓는 식균 작용의 기능에 기인할 수 있지만 폐 상피 세포는 그렇지 않을 수 있습니다[64]. 단일 나노구는 많은 수의 작은 나노입자로 구성되어 있음을 잘 알고 있습니다. 따라서 나노입자에 비해 표면적이 크므로 나노입자에 비해 반응성이 크고 생물학적 시스템(조직)과 상호작용할 가능성이 높습니다. 또한 나노구의 크기가 크기 때문에 일단 장기에 들어가면 혈액이나 소변 순환을 통해 쉽게 분비되지 않습니다. 따라서 나노입자에 비해 체내(장기)에 상대적으로 더 오래 머무르게 되어 조직에 악영향을 미치게 된다. 더욱이, 나노구는 대식세포의 기능을 감소시키고, 나노구 자체의 식균작용을 감소시키며, 대식세포 이동성과 세포골격 기능 장애를 감소시킵니다.
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L-132 세포에서 PEG 코팅 코발트 페라이트 나노입자 및 나노구의 세포독성(a ) 및 THP-1 세포(b ). *피 <0.01 및 **P 미처리 대조군과 비교하여 2개의 세포에 대해 <0.05. 데이터는 3중으로 수행된 2개의 독립적인 실험의 평균 ± SD를 나타냅니다.
혈청 내 생화학적 지수를 나노스피어 노출군과 커큐민 처리군에 대해 연구하였고, 그 결과를 대조군 마우스와 비교하였으며, 이는 Fig. 9에 나타내었다. the administration of curcumin when compared their values with nanosphere exposure and control group mice. In the figure, it is seen that the expression levels of ALT, AST, BUN, CREA, CYS-C, and TB were approached towards the normal values after the administration of curcumin. This can be attributed to the fact that curcumin has strong antioxidant characteristics which reduces the oxidative stress produced as a result of the toxicity induced by cobalt ferrite [47]. It has also been reported that TNF-α and IL-1 play important role in the induction of hepatic necrosis and curcumin reduces the effect of toxicity by inhibiting the secretion of TNF-α and IL-1 by macrophages [48], similar to the work reported earlier in Ref. [65].
Biochemical indexes in blood serum of the control, nanosphere exposure, and treatment group mice (*P <0.05 compared with untreated controls)
In this work, we successfully fabricated PEG-coated cobalt ferrite nanoparticles and nanospheres via hydrothermal and solvothermal methods, respectively. From structural analyses, it was found that the prepared nanomaterials are highly pure, crystalline, and biocompatible in nature resulting from the successful attachment of PEG. It was found that both nanospheres and nanoparticles of cobalt ferrite are toxic to biological systems. Furthermore, it was shown that nanospheres of cobalt ferrite are more toxic than the nanoparticles due to their large surface area and more reactivity with biological tissues. Positive changes were monitored in biochemical indexes after the administration of curcumin which is a natural chemical possessing no side effects, thus confirming it can be used as the healing agent for the toxicity induced by cobalt ferrite nanospheres.
폴리에틸렌 글리콜
X선 회절
푸리에 변환 적외선 분광기
열중량 분석
Specific pathogens free
자기공명영상
종양 괴사 인자
헤마톡실린-에오신
Stainless steel
Deionized
주사전자현미경
투과전자현미경
총 빌리루빈
알라닌 아미노전이효소
아스파르테이트 전이효소
혈액 요소 질소
크레아티닌
시스타틴 C
Deoxyribonucleic acid
Malondialdehyde assay
Oxygen free radicals
Total antioxidant capacity
나노물질
초록 산화아연 나노입자(ZnO NPs)는 산업, 상업 제품 및 의약 분야를 포함한 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다. ZnO NP의 독성에 대한 수많은 기계론적 연구가 깨끗한(신선한) NP에 대해 수행되었습니다. 그러나 변형된(노화) ZnO 나노입자에 의해 유도된 세포독성과 기본 메커니즘은 아직 명확하지 않습니다. 여기에서 우리는 시간이 지남에 따라 ZnO NP의 물리화학적 변형을 관찰한 후 신선하고 오래된 NP의 세포 독성을 평가했습니다. 우리는 신선한 ZnO 나노입자가 노화된 나노입자보다 더 높은 세포자멸사 수준을 유도한다는
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
