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Les nanoparticles de dioxyde de titane peuvent exercer des effets à basse altitude sur les gènes oxydants de tension

Un nanoparticle utilisé généralement dans la nourriture, les cosmétiques, l'écran solaire et d'autres produits peut exercer des effets subtile sur l'activité des gènes exprimant les enzymes qui adressent la tension oxydante à l'intérieur de deux types de cellules. Tandis que les nanoparticles du dioxyde de titane (TiO2) sont considérés non-toxiques parce qu'ils ne détruisent pas des cellules aux concentrations inférieures, ces effets cellulaires pourraient ajouter aux préoccupations au sujet de l'exposition à long terme au nanomaterial.

Les chercheurs à l'Institut de Technologie de la Géorgie avaient l'habitude des techniques d'examen critique de haut-débit pour étudier les effets des nanoparticles de dioxyde de titane sur l'expression de 84 gènes liés à la tension oxydante cellulaire. Leur travail a constaté que six gènes, quatre d'entre eux d'une famille de gène unique, ont été affectés par une exposition de 24 heures aux nanoparticles.

L'effet a été vu dans deux genres différents de cellules exposées aux nanoparticles : cellules cancéreuses hela humaines utilisées généralement dans la recherche, et une ligne des cellules de rein de singe. Les nanoparticles de polystyrène assimilés dans la taille et la charge électrique extérieure aux nanoparticles de dioxyde de titane n'ont pas produit un effet similaire sur l'expression du gène.

« C'est important parce que chaque mesure normale de cellule que la santé prouve que des cellules ne sont pas affectées par ces nanoparticles de dioxyde de titane, » a dit Christine Payne, un professeur agrégé à l'école du tech de la Géorgie de la chimie et des biochimies. « Nos résultats prouvent qu'il y a un changement plus subtile de la tension oxydante qui pourrait être dommageable aux cellules ou mener aux modifications à long terme. Ceci propose que d'autres nanoparticles devraient être examinés pour les effets à basse altitude assimilés. »

La recherche était le 6 mai en ligne rapporté dans le tourillon de la physico-chimie C. Le travail a été supporté par les instituts de la santé nationaux (NIH) par le centre de HERCULE à l'université d'Emory, et par une camaraderie de Vasser Woolley.

Les nanoparticles de dioxyde de titane aident à effectuer la zone blanche en poudre de butées toriques, à protéger la peau contre les rayons du soleil et à réfléchir la lumière dans les surfaces peintes. Dans les concentrations utilisées généralement, ils sont considérés non-toxiques, bien que plusieurs autres études aient soulevé l'inquiétude au sujet des effets potentiels sur l'expression du gène qui peut directement ne pas influencer la santé à court terme des cellules.

Pour déterminer si les nanoparticles pourraient affecter des gènes impliqués en manageant la tension oxydante en cellules, Payne et collègue MELiSSA Kemp - un professeur agrégé dans le Wallace H. Coulter Department du génie biomédical au tech de la Géorgie et à l'université d'Emory - ont conçu une étude pour évaluer grand le choc du nanoparticle sur les deux lignées cellulaires.

Fonctionnant avec des étudiants de troisième cycle Sabiha Runa et Dipesh Khanal, ils ont séparé incubé les cellules hela et les cellules de rein de singe avec de l'oxyde de titane aux niveaux 100 fois moins que la concentration minimum connue pour commencer des effets sur la santé de cellules. Après incubation des cellules pendant 24 heures avec le TiO2, les cellules ont été lysées et leurs teneurs se sont analysés utilisant l'ACP et les techniques occidentales de tache pour étudier l'expression de 84 gènes liés à la capacité des cellules d'adresser des procédés oxydants.

Payne et Kemp étaient étonnés de trouver des changements de l'expression de six gènes, y compris quatre de la famille de peroxiredoxin des enzymes qui aide des cellules à dégrader le peroxyde de hydrogène, un dérivé des procédés cellulaires d'oxydation. Excessif peroxyde de hydrogène peut produire la tension oxydante qui peut endommager l'ADN et d'autres molécules.

L'effet mesuré était des évolutions important d'environ 50 pour cent dans l'expression d'enzymes comparée aux cellules qui n'avaient pas été incubées avec des nanoparticles. Les tests ont été effectués en triple et ont produit des résultats similaires chaque fois.

« Une chose qui était réellement étonnante était que cette famille entière des protéines était affectée, bien que certains -aient été réglés et les autres vers le bas-ont été réglés, » Kemp a dit. « C'étaient toutes les protéines associées, ainsi la question est pourquoi elles répondraient différemment à la présence des nanoparticles. »

Les chercheurs ne sont pas sûrs comment les nanoparticles grippent avec les cellules, mais ils soupçonnent qu'elle puisse concerner la corona de protéine qui entoure les particules. La corona se compose des protéines sériques cela normalement servir de nourriture aux cellules, mais adsorbe aux nanoparticles dans le milieu de culture. Les protéines de corona exercent une action protectrice sur les cellules, mais peuvent également servir de voie aux nanoparticles de gripper aux récepteurs cellulaires.

Le dioxyde de titane est réputé pour ses effets photo-catalytiques sous le rayonnement ultraviolet, mais les chercheurs ne pensent pas qui est dans le jeu ici parce que leur cultivation a été faite dans la lumière ambiante - ou dans l'obscurité. Les différents nanoparticles ont eu des diamètres d'environ 21 nanomètres, mais dans la culture cellulaire ont formé des ensembles beaucoup plus grands.

Dans les travaux futurs, Payne et Kemp espèrent apprendre plus au sujet de l'interaction, incluant où les protéines productrices d'enzyme sont situées dans les cellules. Pour cela, ils peuvent employer Hyper-Tau, une protéine de journaliste qu'ils se sont développés pour suivre l'emplacement du peroxyde de hydrogène dans des cellules.

La recherche propose qu'une réévaluation puisse être nécessaire pour d'autres nanoparticles qui pourraient produire des effets subtile quoiqu'ils aient été considérés sûrs.

« Les premiers travaux avaient proposé que les nanoparticles puissent mener à la tension oxydante, mais personne n'avait à ce niveau réellement examiné et à tant de différentes protéines en même temps, » Payne a dit. « Notre recherche a regardé de telles concentrations inférieures qu'elle soulève des questions au sujet de quoi d'autre pourrait être affecté. Nous avons regardé particulièrement la tension oxydante, mais il peut y avoir d'autres gènes qui sont affectés, aussi. »

Ces différences subtiles peuvent importer quand elles sont ajoutées à d'autres facteurs.

« La tension oxydante est impliquée dans toutes sortes d'inflammatoire et les réactions immunitaires, » Kemp ont noté. « Tandis que seul le dioxyde de titane peut juste moduler les niveaux d'expression de cette famille des protéines, si cela se produit en même temps vous avez d'autres types de tension oxydante pour différentes raisons, alors vous pouvez avoir un effet cumulatif. »

Source:

Georgia Institute of Technology