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Cytométrie de flux d'impédance pour analyser la toxicité des Nanomaterials

Presque chaque industrie a découvert les voies dont les nanomaterials peuvent améliorer la fonctionnalité de leurs produits. Tandis qu'utiles, des nanomaterials sont souvent considérés les territoires inexplorés en termes de leur toxicité potentielle aux êtres humains et à l'environnement.

toxicologieCrédits d'image : Films de Motortion/Shutterstock.com

Les travaux récents ont constaté que la cytométrie de flux d'impédance a le potentiel de mesurer exactement a spécifié des propriétés des nanomaterials dans des suspensions de cellules pour déterminer leurs effets toxiques potentiels.

Préoccupations apparaissantes de nanotoxicity

Des Nanomaterials sont associés à plusieurs propriétés physico-chimiques avantageuses qui ont mené à leur utilisation répandue dans un certain nombre d'applications industrielles, certains dont comprenez le médicament, la biotechnologie, l'électronique, la nourriture, l'agriculture et l'énergie, pour nommer quelques uns.

Les personnes fabriquant et traitant des nanomaterials pour cette raison sont fréquemment exposées à ces matériaux fréquemment, qui peuvent mener aux effets sur la santé défavorables sur ces deux êtres humains et l'environnement auxquels les matériaux sont relâchés. Comme résultat, l'inducteur du nanotoxicology a apparu pour adresser potentiellement les effets toxiques liés à aigu et à l'exposition chronique aux nanomaterials.

Limitations des stratégies actuelles de contrôle de nanotoxicology

En dépit de la nécessité apparente de réaliser des études toxicologiques appronfondies sur des nanomaterials, là reste un manque de techniques normalisées capables d'évaluer les propriétés physico-chimiques de ces matériaux et de leurs effets sur la santé potentiels.

Par exemple, les industries pharmaceutiques et chimiques ont souvent compté sur des analyses in vitro colorimétriques pour des états de nanotoxicology ; cependant, des nanomaterials ont été montrés pour nuire les étapes variées de ces expériences et pour produire éventuel du faux positif ou des résultats faussement négatifs.

Ces interférences nanomaterial-entraînées se sont avérées spécifiques à la particule, à la concentration et à l'analyse, ainsi ayant pour résultat le besoin des analyses in vitro hautement spécifiques et optimisées d'être développé pour chaque type de nanomaterial, qui est une tâche incroyablement pénible et coûteuse pour que ces industries exécutent.

Cytométrie de flux et nanotoxicology

Bien que la cytométrie de flux soit capable de fournir des comptages cellulaires précis d'une façon rapide, la nécessité de marquer des cellules avant l'analyse conventionnelle de cytométrie de flux peut mener aux interactions non désirées entre ces marques et nanomaterials.

La cytométrie de flux d'impédance, d'autre part, est une marque marque et la méthode basée sur impédance de cytométrie de flux qui peut fournir les informations multiparametric assimilées sur des cellules, expliquant de ce fait ses possibilités d'application pour le nanotoxicology étudie.

À la fin d'un passage de cytométrie de flux d'impédance, la caractéristique est fournie sous forme d'impédance électrique (z) des analytes de cellules, qui représente la résistance (r) et la réactance (x), ce dernier dont dépend de la fréquence.

Analyse de compréhension de cytométrie de flux d'impédance

Afin d'obtenir ces valeurs, l'instrument de cytométrie de flux d'impédance se fonde sur une analyse inducteur inducteur électrique qui surveille le comportement de l'analyte une fois mise dans un champ électrique aux fréquences variables. Aux basses fréquences, par exemple, le barrage de la membrane cellulaire résiste au flux actuel, qui permet à l'usager d'obtenir l'information sur la taille de cellules.

Pendant que les fréquences montent à un de niveau intermédiaire, plus d'information sur les propriétés spécifiques de la membrane cellulaire peut être obtenue. Par la suite, les hautes fréquences peuvent pénétrer la membrane cellulaire pour fournir des informations au sujet des composantes intérieures de la cellule.

Jusqu'à présent, les instruments de cytométrie de flux d'impédance ont été améliorés par la technologie d'Amphasys basé sur la Suisse AG de compagnie, qui a développé un instrument portatif d'IFC qui est maintenant procurable pour l'usage commercial.

Dans le système d'Amphasys AG, une frite microfluidic fournit des caractéristiques par l'utilisation de deux micro-électrodes actuels de chaque côté du microcanal. Considérant qu'une paire des électrodes est utilisée pour fournir des caractéristiques de référence, l'autre paire de micro-électrode détecte n'importe quelle modification qui surgit dans le courant électrique en raison de la cellule réussissant par le microcanal.

Toutes les mesures de cellules, qui réfléchissent le changement de l'impédance qui résulte du mouvement des cellules, sont fournies sous forme de plot de dispersion de densité.

Cytométrie de flux d'impédance de contrôle pour des études in vitro de nanotoxicity

Une étude récente publiée dans des états scientifiques a exploré la fiabilité et les possibilités d'application de la cytométrie de flux d'impédance pour l'examen critique in vitro de nanotoxicity.

Dans leur travail, les propriétés physico-chimiques appropriées de huit nanomaterials différents ont été évaluées en produisant au commencement une dispersion de nanomaterial qui a été par la suite mise en cellules histiocytic humaines du lymphome U937 aux concentrations variables de 2, 10, 20, 50 et 100 micrographies (µg) /milliliter (ml).

L'instrument de cytométrie de flux d'impédance utilisé pour analyser les échantillons de cellules dans cette étude était le nano ZSP de Zetasizer, qui est fabriquée par Malvern Instruments Ltd. que toutes les caractéristiques de cytométrie de flux d'impédance étaient comparées à ceux obtenues par une analyse d'exclusion (TB) de teinture de bleu trypan et cytométrie de flux conventionnelle.

L'étude actuelle a constaté que tandis que l'analyse de TB et la cytométrie de flux d'impédance éliminaient le cas de toutes les interférences nanomaterial-enfermées, la cytométrie de flux d'impédance pourrait fournir plus d'informations sur la densité et la taille de cellules des échantillons intracellulaires qui n'était pas possible avec l'analyse de TB.

Comme prévu, les interactions entre les nanomaterials et les teintures utilisés dans la méthode conventionnelle de cytométrie de flux ont abouti des corps étrangers de nanomaterial-détail pour surgir, critiquant de ce fait cette méthode pour l'analyse précise de cellules.

Conclusion

En plus de fournir plus d'informations que la méthode de TB, l'analyse de cytométrie de flux d'impédance peut également mesurer jusqu'à 10.000 cellules, qui est comparable à la capacité des cellules 200-300 de l'analyse de TB.

La capacité d'analyser un numéro plus grand des cellules améliore non seulement la fiabilité de la cytométrie de flux d'impédance, mais permet également à de plus petites sous-populations des cellules de s'analyser qui ne seraient autrement pas possibles quand l'analyse de TB est utilisée.

En outre, le système nano de Zetasizer ZSP utilisé dans cette étude est un outil hautement polyvalent qui peut être encore amélioré avec les frites microfluidic des tailles variables pour une analyse plus robuste et plus sensible.

En plus d'expliquer son utilité en étudiant la toxicité nanomaterial-induite, on s'attend à ce que la future application de la cytométrie de flux d'impédance aide aux analyses toxicologiques de plus grandes particules, des produits chimiques et des agents pharmaceutiques.

Sources

Ostermann, M., Sauter, A., Xue, Y., Birkeland, E., Schoelermann, J., et autres (2020). cytométrie de flux marque Marque d'impédance pour l'examen critique de nanotoxicity. États scientifiques 10(142). doi : 10.1038/s41598-019-56705-3.

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Last Updated: Jun 17, 2020

Benedette Cuffari

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Benedette Cuffari

After completing her Bachelor of Science in Toxicology with two minors in Spanish and Chemistry in 2016, Benedette continued her studies to complete her Master of Science in Toxicology in May of 2018. During graduate school, Benedette investigated the dermatotoxicity of mechlorethamine and bendamustine; two nitrogen mustard alkylating agents that are used in anticancer therapy.

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