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Citometria a flusso di impedenza per analizzare tossicità dei Nanomaterials

Quasi ogni industria ha scoperto i modi in cui i nanomaterials possono migliorare la funzionalità dei loro prodotti. Mentre utili, i nanomaterials sono considerati spesso come territori sconosciuti in termini di loro tossicità potenziale sia agli esseri umani che all'ambiente.

tossicologiaCrediti di immagine: Pellicole/Shutterstock.com di Motortion

Il lavoro recente ha trovato che la citometria a flusso dell'impedenza ha il potenziale di misurare esattamente ha specificato i beni dei nanomaterials nelle sospensioni delle cellule per determinare i loro effetti tossici potenziali.

Preoccupazioni emergenti di nanotoxicity

I Nanomaterials sono associati con parecchi beni fisico-chimici vantaggiosi che piombo al loro uso molto diffuso in una serie di applicazioni industriali, alcune di cui comprendono la medicina, la biotecnologia, l'elettronica, l'alimento, l'agricoltura e l'energia, per nominare alcuni.

Le persone che fabbricano e che trattano i nanomaterials quindi sono esposte frequentemente frequentemente a questi materiali, che possono piombo agli effetti sulla salute avversi sia su questi esseri umani che sull'ambiente a cui i materiali stanno rilasciandi. Di conseguenza, il campo del nanotoxicology è emerso per indirizzare gli effetti potenzialmente tossici connessi con l'esposizione acuta e cronica ai nanomaterials.

Limitazioni delle strategie correnti di prova di nanotoxicology

Malgrado la necessità evidente di svolgere gli studi tossicologici approfonditi sui nanomaterials, rimane una mancanza di tecniche standardizzate capaci di valutazione dei beni fisico-chimici di questi materiali e dei loro effetti sulla salute potenziali.

Per esempio, le industrie farmaceutiche e chimiche hanno contato spesso sulle analisi in vitro colorimetriche per i rapporti di nanotoxicology; tuttavia, i nanomaterials sono stati indicati per interferire con le varie fasi di questi esperimenti ed infine per generare i risultati del falso negativo o erroneamente positivi.

Queste interferenze nanomaterial-causate sono state trovate per essere specifiche alla particella, alla concentrazione ed all'analisi, quindi con conseguente necessità per le analisi in vitro altamente specifiche ed ottimizzate di essere diventato per ogni tipo di nanomaterial, che è un compito incredibilmente noioso e costoso affinchè queste industrie eseguisse.

Citometria a flusso e nanotoxicology

Sebbene la citometria a flusso sia capace di fornire alla cella accurata includa un modo rapido, la necessità di contrassegnare le celle prima dell'analisi convenzionale di citometria a flusso può piombo alle interazioni indesiderate fra questi contrassegni e nanomaterials.

La citometria a flusso dell'impedenza, d'altra parte, è un contrassegno contrassegno ed a metodo basato a impedenza di citometria a flusso che può fornire simili informazioni multiparametric sulle celle, quindi dimostrante la sua applicabilità per il nanotoxicology studia.

Alla fine di un'esecuzione di citometria a flusso dell'impedenza, i dati sono forniti sotto forma di impedenza elettrica (z) degli analiti delle cellule, che rappresenta sia la resistenza (r) che la reattanza (x), l'ultimo di cui dipende da frequenza.

Analisi di comprensione di citometria a flusso di impedenza

Per ottenere questi valori, lo strumento di citometria a flusso dell'impedenza conta ad un'su un'analisi basata a campo elettrica che riflette il comportamento dell'analito una volta collocata in un campo elettrico alle frequenze varianti. Alle basse frequenze, per esempio, la barriera della membrana cellulare resiste al flusso corrente, che permette all'utente di ottenere le informazioni sulla dimensione delle cellule.

Mentre le frequenze aumentano ad un di livello medio, più informazioni sui beni specifici della membrana cellulare possono essere ottenute. Successivamente, le alte frequenze possono penetrare la membrana cellulare per fornire informazioni sulle componenti interne della cella.

Fin qui, gli strumenti di citometria a flusso dell'impedenza sono stati migliorati dalla tecnologia a Amphasys basato a Svizzera AG della società, che ha sviluppato uno strumento del portatile IFC che ora è disponibile per uso commerciale.

All'interno del sistema Amphasys AG, un chip microfluidic fornisce i dati con l'uso di due microelettrodi presenti da ogni lato del microchannel. Considerando che un paio degli elettrodi è utilizzato per fornire i dati di riferimento, l'altro paio del microelettrodo percepisce tutto il cambiamento che sorge nella corrente elettrica come conseguenza della cella che passa attraverso il microchannel.

Tutte le misure delle cellule, che riflettono il cambiamento nell'impedenza che deriva dal movimento delle cellule, sono fornite sotto forma di tracciato dello spargimento di densità.

Citometria a flusso di impedenza di prova per gli studi in vitro di nanotoxicity

Uno studio recente pubblicato nei rapporti scientifici ha esplorato l'affidabilità e l'applicabilità di citometria a flusso dell'impedenza per la selezione in vitro di nanotoxicity.

Nel loro lavoro, i beni fisico-chimici pertinenti di otto nanomaterials differenti sono stati valutati inizialmente creando una dispersione del nanomaterial che successivamente è stata collocata in celle histiocytic umane di linfoma U937 alle concentrazioni varianti di 2, 10, 20, 50 e 100 microgrammi (µg) /milliliter (ml).

Lo strumento di citometria a flusso dell'impedenza utilizzato per analizzare i campioni delle cellule in questo studio era lo Zetasizer ZSP nano, che è fabbricato strumenti srl di Malvern. Tutti i dati di citometria a flusso dell'impedenza sono stati confrontati a quelli ottenuti sia da un'analisi di esclusione (TB) della tintura del blu di trypan che da una citometria a flusso convenzionale.

Lo studio corrente ha trovato che mentre sia l'analisi di TB che la citometria a flusso dell'impedenza hanno eliminato l'avvenimento di tutte le interferenze nanomaterial-rivestite, la citometria a flusso dell'impedenza potrebbe fornire più informazioni sulla densità e sulla dimensione delle cellule dei campioni intracellulari che non era possibile con l'analisi di TB.

Come previsto, le interazioni fra i nanomaterials e le tinture utilizzati nel metodo convenzionale di citometria a flusso piombo i artefatti nanomaterial-specifici per sorgere, quindi screditando questo metodo per l'analisi precisa delle cellule.

Conclusione

Oltre a fornire più informazioni che il metodo di TB, l'analisi di citometria a flusso dell'impedenza può anche misurare fino a 10.000 celle, che è comparabile alla capacità delle cellule 200-300 dell'analisi di TB.

La capacità di analizzare un maggior numero delle celle non solo migliora l'affidabilità di citometria a flusso dell'impedenza, ma egualmente che permette che le più piccole sottopopolazioni delle celle siano analizzate che non sarebbero altrimenti possibili quando l'analisi di TB è impiegata.

Ancora, il sistema nano di Zetasizer ZSP utilizzato in questo studio è uno strumento altamente versatile che può più ulteriormente essere migliorato con i chip microfluidic di variazione delle dimensioni per un'analisi più robusta e più sensibile.

Oltre a dimostrare la sua utilità per lo studio della tossicità nanomaterial indotta, l'applicazione futura di citometria a flusso dell'impedenza si pensa che assista nelle analisi tossicologiche di più grandi particelle, dei prodotti chimici e degli agenti farmaceutici.

Sorgenti

Ostermann, M., Sauter, A., Xue, Y., Birkeland, E., Schoelermann, J., et al. (2020). citometria a flusso contrassegna Contrassegno di impedenza per la selezione di nanotoxicity. Rapporti scientifici 10(142). doi: 10.1038/s41598-019-56705-3.

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Last Updated: Jun 17, 2020

Benedette Cuffari

Written by

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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