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Cytometry de flujo de la impedancia para analizar la toxicidad de Nanomaterials

Casi cada industria ha descubierto las maneras de las cuales los nanomaterials pueden perfeccionar las funciones de sus productos. Mientras que son útiles, los nanomaterials se consideran a menudo ser territorios desconocidos en términos de su toxicidad potencial a los seres humanos y al ambiente.

la toxicologíaHaber de imagen: Películas/Shutterstock.com de Motortion

El trabajo reciente ha encontrado que el cytometry de flujo de la impedancia tiene el potencial de medir exacto especificó propiedades de nanomaterials en suspensiones de la célula para determinar sus efectos tóxicos potenciales.

Preocupaciones emergentes del nanotoxicity

Los Nanomaterials se asocian a varias propiedades fisicoquímicas ventajosas que han llevado a su uso disperso en varios usos industriales, algunos de los cuales incluyen el remedio, la biotecnología, la electrónica, la comida, la agricultura y la energía, para nombrar algunos.

Exponen a los individuos que fabrican y que manejan los nanomaterials por lo tanto con frecuencia a estos materiales con frecuencia, que pueden llevar a los efectos sobre la salud adversos en estos seres humanos y el ambiente a quienes se estén liberando los materiales. Como consecuencia, el campo del nanotoxicology ha emergido para dirigir los efectos potencialmente tóxicos asociados a la exposición aguda y crónica a los nanomaterials.

Limitaciones de las estrategias actuales de la prueba del nanotoxicology

A pesar de la necesidad evidente de realizar estudios toxicológicos profundizados en los nanomaterials, sigue siendo un falta de técnicas estandardizadas capaces de evaluar las propiedades fisicoquímicas de estos materiales y de sus efectos sobre la salud potenciales.

Por ejemplo, las industrias farmacéuticas y químicas han confiado a menudo en los análisis ines vitro colorimétricos para los partes del nanotoxicology; sin embargo, los nanomaterials se han mostrado para interferir con los diversos escenarios de estos experimentos y para generar final resultados falso-positivos o del falso negativo.

Estas interferencias nanomaterial-causadas se han encontrado para ser específicas a la partícula, a la concentración y al análisis, de tal modo dando por resultado la necesidad de análisis ines vitro altamente específicos y optimizados de ser convertido para cada tipo de nanomaterial, que es una tarea increíblemente aburrida y costosa para que estas industrias se realicen.

Cytometry de flujo y nanotoxicology

Aunque el cytometry de flujo sea capaz de ofrecer recuentos celulares exactos de una manera rápida, la necesidad de etiqueta las células antes de análisis convencional del cytometry de flujo puede llevar a las acciones recíprocas indeseadas entre estas escrituras de la etiqueta y nanomaterials.

El cytometry de flujo de la impedancia, por otra parte, es un escritura de la etiqueta-libre y el método impedancia-basado del cytometry de flujo que puede ofrecer la información multiparametric similar en las células, de tal modo demostrando su aplicabilidad para el nanotoxicology estudia.

En el final de una corrida del cytometry de flujo de la impedancia, los datos se ofrecen bajo la forma de impedancia eléctrica (z) de los analitos de la célula, que representa la resistencia (r) y la reactancia (x), estes último cuyo es relacionado en frecuencia.

Análisis de comprensión del cytometry de flujo de la impedancia

Para obtener estos valores, el instrumento del cytometry de flujo de la impedancia confía en un análisis campo-basado eléctrico que vigile el comportamiento del analito cuando está colocado en un campo eléctrico en las frecuencias diversas. En las frecuencias inferiores, por ejemplo, la barrera de la membrana celular resiste el flujo actual, que permite al utilizador obtener la información sobre la talla de célula.

Mientras que las frecuencias suben a un de nivel intermediario, más información sobre las propiedades específicas de la membrana celular puede ser obtenida. Posteriormente, los de alta frecuencia pueden penetrar la membrana celular para ofrecer la información sobre los componentes interiores de la célula.

Hasta la fecha, los instrumentos del cytometry de flujo de la impedancia han sido aumentados por la tecnología Amphasys Suiza-basado AG de la compañía, que ha desarrollado un instrumento portátil de IFC que está disponible ahora para el uso comercial.

Dentro del sistema Amphasys AG, una viruta microfluidic ofrece datos con el uso de dos microelectrodos presentes en cada lado del microcanal. Considerando que un par de los electrodos se utiliza para ofrecer datos de referencia, el otro par del microelectrodo detecta cualquier cambio que se presente en la corriente eléctrica como resultado de la célula que pasa a través del microcanal.

Todas las mediciones de la célula, que reflejan el cambio en la impedancia que resulta del movimiento de la célula, se ofrecen bajo la forma de gráfico de la dispersión de la densidad.

El cytometry de flujo de la impedancia de la prueba para el nanotoxicity in vitro estudia

Un estudio reciente publicado en partes científicos exploró la confiabilidad y la aplicabilidad del cytometry de flujo de la impedancia para la investigación in vitro del nanotoxicity.

En su trabajo, las propiedades fisicoquímicas relevantes de ocho diversos nanomaterials fueron fijadas inicialmente creando una dispersión del nanomaterial que fue puesta posteriormente en células histiocytic humanas del linfoma U937 en las concentraciones diversas de 2, 10, 20, 50 y 100 microgramos (µg) /milliliter (ml).

El instrumento del cytometry de flujo de la impedancia usado para analizar las muestras de la célula en este estudio era el Zetasizer ZSP nano, que es fabricado por Malvern Instruments Ltd. Todos los datos del cytometry de flujo de la impedancia fueron comparados a ésos obtenidos por un análisis de la exclusión (TB) del tinte del azul trypan y cytometry de flujo convencional.

El estudio actual encontró que mientras que el análisis de la TB y el cytometry de flujo de la impedancia eliminaron el acontecimiento de cualquier interferencia nanomaterial-encajonada, el cytometry de flujo de la impedancia podría ofrecer más información en la densidad y la talla de célula intracelulares de muestras que no era posible con el análisis de la TB.

Como se esperaba, las acciones recíprocas entre los nanomaterials y los tintes usados en el método convencional del cytometry de flujo llevaron los artefactos nanomaterial-específicos para presentarse, de tal modo desacreditando este método para el análisis exacto de la célula.

Conclusión

Además de ofrecer más información que el método de la TB, el análisis del cytometry de flujo de la impedancia puede también medir hasta 10.000 células, que es comparable a la capacidad de la célula 200-300 del análisis de la TB.

La capacidad de analizar un mayor número de células no sólo perfecciona la confiabilidad del cytometry de flujo de la impedancia, pero también permite que subpoblaciones más pequeñas de células sean analizadas que no serían de otra manera posibles cuando se emplea el análisis de la TB.

Además, el sistema nano de Zetasizer ZSP utilizado en este estudio es una herramienta altamente versátil que se puede aumentar más a fondo con las virutas microfluidic de variar las tallas para un análisis más robusto y más sensible.

Además de demostrar su utilidad en estudiar toxicidad nanomaterial-inducida, se prevee que el uso futuro del cytometry de flujo de la impedancia ayude a los análisis toxicológicos de partículas más grandes, de substancias químicas y de agentes farmacéuticos.

Fuentes

Ostermann, M., Sauter, A., Xue, Y., Birkeland, E., Schoelermann, J., y otros (2020). cytometry de flujo Escritura de la etiqueta-libre de la impedancia para la investigación del nanotoxicity. Partes científicos 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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