Un enfoque multidisciplinario hacia el monitoreo de citotoxicidad de alto rendimiento sin etiquetas de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnético
Autores: Abad Tan, Sonia; Zoidl, Georg; Ghafar-Zadeh, Ebrahim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Un enfoque multidisciplinario hacia el monitoreo de citotoxicidad de alto rendimiento sin etiquetas de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnético
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Citotoxicidad
Nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas
Espectroscopia de impedancia
Plataforma de cribado sin etiquetas
Células neuroblastoma 2A
Pruebas de viabilidad.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Este documento se centra en el examen de citotoxicidad de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (SPIONs) utilizando diferentes métodos, incluida la espectroscopia de impedancia. Los avances recientes de SPIONs para aplicaciones clínicas e investigativas han desencadenado la necesidad de comprender sus efectos en las células. A pesar de los grandes avances en la adaptación de varios métodos biológicos y químicos para evaluar la toxicidad in vitro de SPIONs, se ha prestado menos atención al desarrollo de una plataforma de cribado de alto rendimiento sin etiquetas para estudiar la interacción entre las células y las nanopartículas, incluidas las SPIONs. En este documento, hemos dado el primer paso hacia este objetivo proponiendo un método impedimétrico sin etiquetas para monitorear células vivas tratadas con SPIONs. Demostramos el efecto de SPIONs en la adhesión, crecimiento, proliferación y viabilidad de células de neuroblastoma 2A (N2a) utilizando la espectroscopia de impedancia como método sin etiquetas, junto con otros métodos estándar de microscopía y pruebas de viabilidad celular como métodos de control. Nuestros resultados han mostrado una disminución de la viabilidad de las células a medida que aumenta la concentración de SPIONs con porcentajes del 59%, 47% y 40% para 100 ug/mL (C4), 200 ug/mL (C5), 300 ug/mL (C6), respectivamente. Aunque todas las concentraciones de SPIONs han permitido el crecimiento de las células dentro de las 72 h, C4, C5 y C6 mostraron un crecimiento más lento en comparación con el control (C1). El crecimiento y la proliferación de las células N2a son más rápidos en ausencia o baja concentración de SPIONs. El porcentaje de coeficiente de variación (% CV) se utilizó para comparar las concentraciones celulares obtenidas por el ensayo TBDE y un contador de células Scepter. Los resultados también mostraron que cuanto menor sea la concentración de SPIONs, menor se espera que sea la impedancia en los electrodos de detección sin las células. Mientras tanto, la variación del área superficial (deltaS) se vio afectada por la concentración de SPIONs. Se observó que la capacitancia de la doble capa era casi constante debido a la mayor adhesión de las células, menor área superficial recubierta por SPIONs. En conclusión, los cambios de impedancia de los electrodos expuestos a la mezcla de células y SPIONs ofrecen un amplio rango dinámico (>1 MOhm usando electrodos de impedancia de sustrato celular eléctrico) adecuado para estudios de citotoxicidad. Basándose en los resultados de los métodos de pruebas de viabilidad basados en impedancia y microscopía, las concentraciones de SPIONs superiores a 100 ug/mL y 300 ug/mL causan efectos menores y mayores, respectivamente. Proponemos que una plataforma de alto rendimiento basada en impedancia sin etiquetas brinda grandes ventajas para estudiar SPIONs en un contexto celular, abriendo una ventana de oportunidad para diseñar y probar la próxima generación de SPIONs con una toxicidad reducida para aplicaciones biomédicas o médicas.
Descripción
Este documento se centra en el examen de citotoxicidad de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (SPIONs) utilizando diferentes métodos, incluida la espectroscopia de impedancia. Los avances recientes de SPIONs para aplicaciones clínicas e investigativas han desencadenado la necesidad de comprender sus efectos en las células. A pesar de los grandes avances en la adaptación de varios métodos biológicos y químicos para evaluar la toxicidad in vitro de SPIONs, se ha prestado menos atención al desarrollo de una plataforma de cribado de alto rendimiento sin etiquetas para estudiar la interacción entre las células y las nanopartículas, incluidas las SPIONs. En este documento, hemos dado el primer paso hacia este objetivo proponiendo un método impedimétrico sin etiquetas para monitorear células vivas tratadas con SPIONs. Demostramos el efecto de SPIONs en la adhesión, crecimiento, proliferación y viabilidad de células de neuroblastoma 2A (N2a) utilizando la espectroscopia de impedancia como método sin etiquetas, junto con otros métodos estándar de microscopía y pruebas de viabilidad celular como métodos de control. Nuestros resultados han mostrado una disminución de la viabilidad de las células a medida que aumenta la concentración de SPIONs con porcentajes del 59%, 47% y 40% para 100 ug/mL (C4), 200 ug/mL (C5), 300 ug/mL (C6), respectivamente. Aunque todas las concentraciones de SPIONs han permitido el crecimiento de las células dentro de las 72 h, C4, C5 y C6 mostraron un crecimiento más lento en comparación con el control (C1). El crecimiento y la proliferación de las células N2a son más rápidos en ausencia o baja concentración de SPIONs. El porcentaje de coeficiente de variación (% CV) se utilizó para comparar las concentraciones celulares obtenidas por el ensayo TBDE y un contador de células Scepter. Los resultados también mostraron que cuanto menor sea la concentración de SPIONs, menor se espera que sea la impedancia en los electrodos de detección sin las células. Mientras tanto, la variación del área superficial (deltaS) se vio afectada por la concentración de SPIONs. Se observó que la capacitancia de la doble capa era casi constante debido a la mayor adhesión de las células, menor área superficial recubierta por SPIONs. En conclusión, los cambios de impedancia de los electrodos expuestos a la mezcla de células y SPIONs ofrecen un amplio rango dinámico (>1 MOhm usando electrodos de impedancia de sustrato celular eléctrico) adecuado para estudios de citotoxicidad. Basándose en los resultados de los métodos de pruebas de viabilidad basados en impedancia y microscopía, las concentraciones de SPIONs superiores a 100 ug/mL y 300 ug/mL causan efectos menores y mayores, respectivamente. Proponemos que una plataforma de alto rendimiento basada en impedancia sin etiquetas brinda grandes ventajas para estudiar SPIONs en un contexto celular, abriendo una ventana de oportunidad para diseñar y probar la próxima generación de SPIONs con una toxicidad reducida para aplicaciones biomédicas o médicas.