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Cytometry de fluxo da impedância para analisar a toxicidade dos Nanomaterials

Quase cada indústria descobriu as maneiras em que os nanomaterials podem melhorar a funcionalidade de seus produtos. Quando úteis, os nanomaterials são considerados frequentemente ser territórios desconhecidos em termos de sua toxicidade potencial aos seres humanos e ao ambiente.

toxicologiaCréditos de imagem: Filmes de Motortion/Shutterstock.com

O trabalho recente encontrou que o cytometry de fluxo da impedância tem o potencial medir exactamente especificou propriedades dos nanomaterials em suspensões da pilha para determinar seus efeitos tóxicos potenciais.

Interesses emergentes do nanotoxicity

Os Nanomaterials são associados com diversas propriedades físico-químicas vantajosas que conduziram a seu uso difundido em um número de aplicações industriais, algumas de que inclua a medicina, a biotecnologia, a eletrônica, o alimento, a agricultura e a energia, para nomear alguns.

Os indivíduos que fabricam e que seguram nanomaterials conseqüentemente são expor freqüentemente a estes materiais freqüentemente, que podem conduzir aos efeitos adversos para a saúde nestes seres humanos e no ambiente a que os materiais estão sendo liberados. Em conseqüência, o campo do nanotoxicology emergiu para endereçar os efeitos potencial tóxicos associados com a exposição aguda e crônica aos nanomaterials.

Limitações de estratégias actuais do teste do nanotoxicology

Apesar da necessidade aparente de executar estudos toxicological detalhados em nanomaterials, permanece uma falta das técnicas estandardizadas capazes de avaliar as propriedades físico-químicas destes materiais e de seus efeitos sanitários potenciais.

Por exemplo, as indústrias farmacêuticas e químicas confiaram frequentemente in vitro em ensaios colorimetric para relatórios do nanotoxicology; contudo, os nanomaterials foram mostrados para interferir com as várias fases destas experiências e para gerar finalmente o falso positivo ou resultados falso-negativos.

Estas interferências nanomaterial-causadas foram encontradas para ser específicas à partícula, à concentração e ao ensaio, desse modo tendo por resultado a necessidade para que in vitro os ensaios altamente específicos e aperfeiçoados sejam tornados para cada tipo de nanomaterial, que é uma tarefa incredibly fastidiosa e cara para que estas indústrias executem.

Cytometry de fluxo e nanotoxicology

Embora o cytometry de fluxo seja capaz de fornecer contagens de pilha exactas em uma maneira rápida, a necessidade de etiquetar pilhas antes da análise convencional do cytometry de fluxo pode conduzir às interacções indesejáveis entre estes etiquetas e nanomaterials.

O cytometry de fluxo da impedância, por outro lado, é um etiqueta-livre e o método impedância-baseado do cytometry de fluxo que pode fornecer a informação multiparametric similar em pilhas, demonstrando desse modo sua aplicabilidade para o nanotoxicology estuda.

No fim de uma corrida do cytometry de fluxo da impedância, os dados são fornecidos sob a forma da impedância elétrica (Z) dos analytes da pilha, que representa amba a resistência (R) e o reactance (X), o último de que é dependente da freqüência.

Análise compreensiva do cytometry de fluxo da impedância

A fim obter estes valores, o instrumento do cytometry de fluxo da impedância confia em uma análise campo-baseada elétrica que monitore o comportamento do analyte quando colocada em um campo elétrico em freqüências de variação. Em baixas freqüências, por exemplo, a barreira da membrana de pilha resiste o fluxo actual, que permite o usuário de obter a informação no tamanho de pilha.

Enquanto as freqüências aumentam a um de nível intermediário, mais informação nas propriedades específicas da membrana de pilha pode ser obtida. Subseqüentemente, as altas freqüências podem penetrar a membrana de pilha para fornecer a informação sobre os componentes interiores da pilha.

Até agora, os instrumentos do cytometry de fluxo da impedância foram aumentados pela tecnologia Amphasys Suíça-baseado AG da empresa, que desenvolveu um instrumento portátil de IFC que estivesse agora disponível para o uso comercial.

Dentro do sistema Amphasys AG, uma microplaqueta microfluidic fornece dados com o uso de dois microelétrodos actuais em cada lado do microcanal. Considerando que um par dos eléctrodos é usado para fornecer dados de referência, o outro par do microelétrodo detecta toda a mudança que elevarar na corrente elétrica em conseqüência da pilha que passa através do microcanal.

Todas as medidas da pilha, que reflectem a mudança na impedância que resulta do movimento da pilha, são fornecidas sob a forma de um lote do scatter da densidade.

O cytometry de fluxo da impedância do teste para in vitro o nanotoxicity estuda

Um estudo recente publicado em relatórios científicos explorou a confiança e a aplicabilidade do cytometry de fluxo da impedância para in vitro a selecção do nanotoxicity.

Em seu trabalho, as propriedades físico-químicas relevantes de oito nanomaterials diferentes foram avaliadas inicialmente criando uma dispersão do nanomaterial que fosse colocada subseqüentemente em pilhas histiocytic humanas do linfoma U937 em concentrações de variação de 2, 10, 20, 50 e 100 microgramas (µg) /milliliter (mL).

O instrumento do cytometry de fluxo da impedância usado para analisar as amostras da pilha neste estudo era o Zetasizer ZSP Nano, que é manufacturado instrumentos Ltd de Malvern. Todos os dados do cytometry de fluxo da impedância foram comparados àqueles obtidos por um ensaio da exclusão (TB) da tintura do azul trypan e pelo cytometry de fluxo convencional.

O estudo actual encontrou que quando o ensaio da TB e o cytometry de fluxo da impedância eliminaram a ocorrência de todas as interferências nanomaterial-encaixotadas, o cytometry de fluxo da impedância poderia fornecer mais informação na densidade e no tamanho de pilha intracelulares de amostras que não era possível com o ensaio da TB.

Como esperado, as interacções entre os nanomaterials e as tinturas usados no método convencional do cytometry de fluxo conduziram produtos manufacturados nanomaterial-específicos para elevarar, desse modo desacreditando este método para a análise exacta da pilha.

Conclusão

Além do que o fornecimento de mais informação do que o método da TB, a análise do cytometry de fluxo da impedância pode igualmente medir até 10.000 pilhas, que é comparável à capacidade da pilha 200-300 do ensaio da TB.

A capacidade para analisar um número maior de pilhas melhora não somente a confiança do cytometry de fluxo da impedância, mas igualmente permite que as subpopulações menores das pilhas estejam analisadas que de outra maneira não seriam possíveis quando o ensaio da TB é empregado.

Além disso, o sistema Nano de Zetasizer ZSP utilizado neste estudo é uma ferramenta altamente versátil que possa mais ser aumentada com as microplaquetas microfluidic de variar tamanhos para uma análise mais robusta e mais sensível.

Além do que a demonstração de sua utilidade em estudar a toxicidade nanomaterial-induzida, a aplicação futura do cytometry de fluxo da impedância é esperada ajudar nas análises toxicological de partículas maiores, de produtos químicos e de agentes farmacêuticos.

Fontes

Ostermann, M., Sauter, A., Xue, Y., Birkeland, E., Schoelermann, J., e outros (2020). cytometry de fluxo Etiqueta-livre da impedância para a selecção do nanotoxicity. Relatórios científicos 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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