Biocompatibilità e anticorpo colorettale | Magneti permanenti Kunming Co., Ltd

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 14127 (2022) Citare questo articolo

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Nel presente lavoro, diverse serie di nanoparticelle di ferrite spinello (MFe2O4, Co0.5M0.5Fe2O4; M = Co, Mn, Ni, Mg, Cu o Zn) sono state ottenute tramite approccio sonochimico. Quindi, è stato utilizzato il metodo sol-gel per progettare nanocompositi magnetoelettrici nucleo-guscio rivestendo queste nanoparticelle con BaTiO3 (BTO). La struttura e la morfologia dei campioni preparati sono state esaminate mediante diffrazione di raggi X su polveri (XRD), microscopio elettronico a scansione (SEM) accoppiato con spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDX), microscopio elettronico a trasmissione ad alta risoluzione (HR-TEM), e potenziale zeta. L'analisi XRD ha mostrato la presenza di ferrite spinello e fasi BTO senza alcuna traccia di fase secondaria. Entrambe le fasi cristallizzarono nella struttura cubica. Le micrografie SEM hanno illustrato un'agglomerazione di grani sferici con orientamento difase non uniforme e diversi gradi di agglomerazione. Inoltre, HR-TEM ha rivelato piani di spaziatura d interplanari che sono in buon accordo con quelli della fase di ferrite dello spinello e della fase BTO. Queste tecniche, insieme alle analisi EDX, hanno confermato la riuscita della formazione dei nanocompositi desiderati. È stato studiato anche il potenziale Zeta. L'influenza biologica degli MNP (MFe2O4, CoMFe) e dei nanocompositi magnetoelettrici core-shell (MFe2O4@BTO, CoMFe@BTO) è stata esaminata mediante test MTT e DAPI. Dopo 48 ore di trattamenti, l'attività antitumorale di MNP e MENC è stata studiata su cellule di carcinoma del colon-retto umano (HCT-116) contro la citocompatibilità delle cellule normali non cancerose (HEK-293). È stato stabilito che gli MNP possiedono capacità anti-cancro del colon mentre i MENC hanno mostrato un effetto di recupero dovuto alla presenza di uno strato protettivo biocompatibile di BTO. L'effetto emolitico delle NP sui globuli rossi varia da un effetto non emolitico a un effetto emolitico basso. Questo effetto che potrebbe essere attribuito alla carica superficiale del potenziale zeta, anche il CoMnFe possiede il potenziale zeta stabile e più basso rispetto a CoFe2O4 e MnFe2O4 anche all'effetto protettivo del guscio. Questi risultati aprono ampie prospettive per le applicazioni biomediche degli MNP come antitumorali e dei MENC come promettenti nanovettori di farmaci.

Le nanoparticelle sono ben note come sistemi di somministrazione di farmaci in biomedicina poiché possono superare le barriere biologiche, ridurre al minimo le dosi del farmaco che deve essere somministrato1 e ridurre gli effetti collaterali. I nanocompositi magnetoelettrici (MENC) rappresentano l’ultimo sviluppo nella tecnologia delle nanoparticelle magnetiche. I MENC possiedono sia proprietà magnetiche che nuove proprietà elettriche2. Il meccanismo d'azione dei MENC nell'ambiente biologico si basa principalmente sulla formazione dei pori sulle cellule tumorali3. Le proprietà elettriche Vm delle cellule tumorali differiscono da quelle delle cellule sane delle loro controparti. Le cellule tumorali hanno mostrato caratteristiche bioelettriche distintive dove l'analisi elettrofisiologica di diverse cellule tumorali ha mostrato una depolarizzazione (cioè meno negativa) che favorisce e come proprietà di uno stato di rapida crescita cellulare4,5,6. Il potenziale di membrana depolarizzato rende le cellule tumorali più suscettibili all'elettroporazione, consentendone il passaggio all'interno delle cellule attraverso i pori prodotti7. Il campo elettrico generato dai MENC può essere variato attraverso molti parametri, uno di questi è il tipo di fase magnetica (nucleo) nei MENC nucleo-guscio.

Il titanato di bario, BaTiO3 (noto come BTO), è un materiale intelligente che presenta caratteristiche piezoelettriche attraverso la generazione di polarizzazione elettrica in risposta a minuscole deformazioni strutturali8. È stato affermato che il BTO possiede caratteristiche biologiche inclusa un'elevata biocompatibilità quando viene a contatto con cellule biologiche. Pertanto, è stato considerato un materiale promettente nelle applicazioni biomediche9. Ciofani et al. hanno riportato la citocompatibilità delle NP BTO a concentrazioni più elevate come 100 μg/ml su cellule staminali mesenchimali (MSC)10. Secondo il Rif.11, le NP dell'acido poli(lattico-co-glicolico)/BTO hanno mostrato il loro ruolo nell'attaccamento cellulare e gli effetti sulla differenziazione e proliferazione degli osteoblasti e degli osteociti.

0.05) in normal cells HEK-293 and further experiments are necessary to confirm the result. Figure 7 shows the cell viability for both cell lines treated with CoMFe@BTO (M = Ni, Cu, Mg, Zn, and Mn) MENCs. The presence of BTO coating layer inhibited the toxic and pro-apoptotic effects of CoMFe. The results revealed that cell viability was more favorable in case of BTO coating CoMFe@BTO (M = Ni, Cu, Mg, Zn, and Mn) MENCs as shown in Fig. 7 than with uncoated ones. BTO exhibited recovery effect on HEK-293 and HCT-116 cells and no indication were observed of mass death of both cell lines which confirmed that CoMFe@BTO MENCs may not be toxic. Generally, we have observed that MENCs either maintain the cell viability or promote the cell proliferation within the certain composites. This may be related to the presence of BTO shell. It is a piezoelectric nanomaterial and possesses an ability to act as an active substrate to promote cellular growth under physiological environment9. BTO can generates an electric stimulation as response to transient structure deformation due to the migration and attachment of cells8. The generated electrical pulses are transmitted to the surrounding cells which promotes the cell signaling pathways and stimulates Ca2+-calmodulin pathway that responsible for synthesis the growth factor and enhance the cell growth56,57. G. Genchi et al. used BTO NPs to promote tissue regeneration. They have shown that the presence of BTO NPs in the scaffold was able to enhance the growth rate and proliferation of H9c2 myoblasts after 72 h58. BTO is the most promising nanomaterial with huge potential in a wide range of nanomedicine applications. Owing to its good biocompatibility, protectivity and its applicability in multifunctional theranostic systems including drug delivery, cell stimulation, and tissue engineering58./p> 5%) hemolytic29. It has been observed that all the formulation in this study at the lowest concentration 33 µg/0.1 ml either core (MFe2O4, CoMFe2O4; M = Ni, Co, Mn, Mg, Zn, and Cu) MNPs or core–shell (MFe2O4@BTO, CoMFe2O4@BTO; M = Ni, Co, Mn, Mg, Zn, and Cu) MENCs showed nonhemolytic effect (0–2%). In contrast, the highest concentration 276 µg/0.1 ml exhibited a slightly to high hemolytic effect (> 5%) as detailed in Table 3 and Fig. 12. Upon close analysis, the presence of a biocompatible BTO layer plays a crucial role in terms of reducing the hemolytic effect of different core formulations even with the highest concentration as shown in Fig. 12. The large surface-to-volume ratio is one of the most important parameters of NPs where the smaller size of particle, the larger surface area they have. Although NPs possess the advantage of large loading drug due to large surface area, however; they promote the reaction of oxygen with tissues and creating free radicals47 which is oxidative stress factor on the cell. It has been acknowledged from literatures that the cytotoxicity and human cells apoptosis are generally based on the ROS production and oxidative stress due to the exposing to MNPs61,62,63. Several studies reported that the blocking of nanoparticles ROS leads to minimize their interaction with RBCs membrane and therefore their potential hemolytic effect64. Therefore, uncoated MNPs might be cytotoxic due to the direct contact with cells65./p>