Статья 23

Повреждение ДНК оксида графена в клетках пигментного эпителия сетчатки человека, связанное с содержанием кислорода | СпрингерЛинк

февраль 2021 г.

Споры о биосовместимости материалов на основе графена (GBM) никогда не прекращались. В частности, генотоксичность (например, повреждение ДНК) GBM считается самым большим риском для здоровых клеток. Необходимы и необходимы подробные исследования генотоксичности ГБМ. Здесь мы представляем наши недавние исследования генотоксичности наиболее широко используемых ГБМ, таких как оксид графена (GO) и химически восстановленный оксид графена (RGO), по отношению к клеткам пигментного эпителия сетчатки человека (RPE). Генотоксичность GO и RGO в отношении клеток ARPE-19 (типичная клеточная линия RPE) исследовали с использованием щелочного кометного анализа, уровня экспрессии фосфорилированного p53, определенного с помощью вестерн-блоттинга, и уровня высвобождения активных форм кислорода (АФК). Наши результаты показали, что как GO, так и RGO индуцируют АФК-зависимое повреждение ДНК. Однако,

Статья 24

ПЭГилирование восстановленного оксида графена вызывает токсичность в клетках гематоэнцефалического барьера: исследование in vitro и in vivo | Молекулярная фармацевтика (acs.org)

Октябрь 2016 г.

Покрытие из полиэтиленгликоля (ПЭГ) часто используется для улучшения фармакокинетических свойств наночастиц. Поэтому исследования, которые помогают лучше понять влияние пегилирования на токсичность состава наночастиц, очень актуальны. В настоящем исследовании восстановленный оксид графена (rGO) был функционализирован с помощью ПЭГ, и его влияние на ключевые компоненты гематоэнцефалического барьера, такие как астроциты и эндотелиальные клетки, было проанализировано в культуре и на крысиной модели in vivo. Исследования in vitro продемонстрировали токсичность, зависящую от концентрации. Самая высокая концентрация (100 мкг/мл) непегилированного рГО оказывала меньшее токсическое влияние на жизнеспособность клеток в первичных культурах астроцитов и эндотелиальных клеток головного мозга крыс, в то время как пегилированное рГО вызывало вредные эффекты и гибель клеток. Мы оценили целостность ГЭБ гиппокампа in vivo, оценив активацию астроцитов и экспрессию белков эндотелиальных плотных и адгезивных соединений. От 1 часа до 7 дней после системной инъекции rGO-PEG заметное и прогрессирующее подавление белковых маркеров астроцитов (GFAP, коннексин-43), эндотелиальных плотных (окклюдин) и адгезивных (β-катенин) соединений и базальная пластинка (ламинин). Образование внутриклеточных активных форм кислорода, продемонстрированное увеличением активности ферментативной антиоксидантной системы в образцах пегилированного rGO, свидетельствует об опосредованном окислительным стрессом повреждении. В условиях эксперимента и дизайне настоящего исследования пегилирование рГО не улучшало взаимодействие с компонентами гематоэнцефалического барьера. Наоборот,

Статья 25

Влияние оксида графена на жизнеспособность, функциональность и целостность барьера плаценты человека – IOPscience

апрель 2018 г.

Оксид графена (GO) считается многообещающим 2D-материалом для биомедицинских приложений. Тем не менее, биологические последствия GO для здоровья еще не полностью изучены, в частности, для высокочувствительных групп населения, таких как беременные женщины и их нерожденные дети. Особенно потенциальное влияние ГО на плаценту человека, преходящий и многофункциональный орган, обеспечивающий успешную беременность, еще не исследовано. Здесь мы провели механистическое исследование in vitro поглощения плацентой и биологических эффектов четырех немеченых ГО с различными физико-химическими свойствами с использованием клеточной линии трофобласта человека BeWo. Никакой явной цитотоксичности не наблюдалось для всех материалов ГО после 48 часов воздействия в концентрациях до 40 мкг/мл. Однако, Воздействие материалов ГО вызывало небольшое снижение митохондриальной активности и секреции хориогонадотропина человека. Кроме того, GO индуцировал временное открытие трофобластного барьера, о чем свидетельствует временное увеличение транслокации флуоресцеина натрия, маркерной молекулы для пассивного транспорта. Доказательства клеточного поглощения GO были обнаружены с помощью анализа просвечивающей электронной микроскопии, который выявил поглощение даже больших микроразмеров GO клетками BeWo. Хотя ГО не вызывала серьезных острых побочных эффектов на клетки трофобласта BeWo, выраженная клеточная интернализация, а также потенциальное неблагоприятное воздействие на высвобождение гормонов и целостность барьера требуют дальнейших исследований долгосрочных последствий ГО на функциональность плаценты, чтобы понять потенциальное эмбриофетотоксические риски. GO индуцирует временное открытие трофобластного барьера, о чем свидетельствует временное увеличение транслокации флуоресцеина натрия, маркерной молекулы для пассивного транспорта. Доказательства клеточного поглощения GO были обнаружены с помощью анализа просвечивающей электронной микроскопии, который выявил поглощение даже больших микроразмеров GO клетками BeWo. Хотя ГО не вызывала серьезных острых побочных эффектов на клетки трофобласта BeWo, выраженная клеточная интернализация, а также потенциальное неблагоприятное воздействие на высвобождение гормонов и целостность барьера требуют дальнейших исследований долгосрочных последствий ГО на функциональность плаценты, чтобы понять потенциальные эмбриофетотоксические риски. GO индуцирует временное открытие трофобластного барьера, о чем свидетельствует временное увеличение транслокации флуоресцеина натрия, маркерной молекулы для пассивного транспорта. Доказательства клеточного поглощения GO были обнаружены с помощью анализа просвечивающей электронной микроскопии, который выявил поглощение даже больших микроразмеров GO клетками BeWo. Хотя ГО не вызывала серьезных острых побочных эффектов на клетки трофобласта BeWo, выраженная клеточная интернализация, а также потенциальное неблагоприятное воздействие на высвобождение гормонов и целостность барьера требуют дальнейших исследований долгосрочных последствий ГО на функциональность плаценты, чтобы понять потенциальные эмбриофетотоксические риски. Доказательства клеточного поглощения GO были обнаружены с помощью анализа просвечивающей электронной микроскопии, который выявил поглощение даже больших микроразмеров GO клетками BeWo. Хотя ГО не вызывала серьезных острых побочных эффектов на клетки трофобласта BeWo, выраженная клеточная интернализация, а также потенциальное неблагоприятное воздействие на высвобождение гормонов и целостность барьера требуют дальнейших исследований долгосрочных последствий ГО на функциональность плаценты, чтобы понять потенциальные эмбриофетотоксические риски. Доказательства клеточного поглощения GO были обнаружены с помощью анализа просвечивающей электронной микроскопии, который выявил поглощение даже больших микроразмеров GO клетками BeWo. Хотя ГО не вызывала серьезных острых побочных эффектов на клетки трофобласта BeWo, выраженная клеточная интернализация, а также потенциальное неблагоприятное воздействие на высвобождение гормонов и целостность барьера требуют дальнейших исследований долгосрочных последствий ГО на функциональность плаценты, чтобы понять потенциальные эмбриофетотоксические риски.

Статья 26

Клеточный и молекулярный механистический анализ потенциального повреждения ДНК малослойным графеном в первичных эндотелиальных клетках человека — ScienceDirect

июль 2016 г.

Несмотря на то, что графен предлагается для множества биомедицинских приложений , на фундаментальном клеточном и молекулярном уровне не хватает понимания того, как малослойный графен ( FLG) взаимодействует с первичными клетками человека. Здесь, используя первичные эндотелиальные клетки пупочной вены человека в качестве модели сосудистого транспорта, мы исследовали основной механизм, лежащий в основе биологического поведения графена. Исследования механистической токсичности с использованием ряда клеточных анализов выявили парадигму организованного окислительного стресса , включающую цитозольный реактивный кислородный стресс, образование митохондриального супероксида, перекисное окисление липидов , окисление глутатиона , митохондриальную мембрану.деполяризация, усиленный отток кальция , все это приводит к гибели клеток путем апоптоза/некроза. Мы дополнительно исследовали влияние взаимодействий графена с помощью анализа микрочипа кДНК и выявили потенциальные неблагоприятные эффекты за счет подавления ключевых генов, участвующих в механизмах ответа на повреждение ДНК и восстановления . Анализ гель-электрофореза отдельных клеток / анализ кометы подтвердил повреждающий ДНК потенциал графена по отношению к первичным клеткам человека.

Статья 27

Воздействие оксида графена на кровь может вызвать анафилактическую смерть у нечеловеческих приматов – ScienceDirect

декабрь 2020 г.

Токсикологическая оценка оксида графена (GO) активно проводилась в контексте крупномасштабного промышленного производства и возможности клинического применения. Тем не менее, безопасность ГО остается в значительной степени обсуждаемой, особенно из-за отсутствия токсикологического профиля у высших млекопитающих. Здесь мы показываем, что воздействие ГО на кровь в максимальной безопасной начальной дозе может вызвать случайную смерть млекопитающих, в том числе нечеловеческих приматов (1 из 5 Macaca fascicularis и 7 из 121 мыши), в то время как у других остается в целом поддающимся лечению. У павших животных были обнаружены повышенные уровни иммуноглобулина Е и тяжелое поражение легких, что свидетельствует об острых анафилактических реакциях, вызванных ГО. Примечательно, что мы не наблюдали анафилактических реакций и гибели двух других углеродных наноматериалов, включая однослойные углеродные нанотрубки и наноалмазы. Эта разница может быть связана с длительным временем циркуляции in vivo двумерных материалов GO. Таким образом, это исследование подчеркивает настоятельную необходимость оценки рисков гиперчувствительности графена и других наноматериалов.

Статья 28

Могут ли графеновые квантовые точки вызывать повреждение ДНК в клетках? – Наномасштаб (издательство РСК)

2016

Графеновые квантовые точки (GQD) привлекли огромное внимание для биологических приложений. Мы сообщаем о первом исследовании цитотоксичности и генотоксичности GQD в отношении клеточных линий фибробластов (клетки NIH-3T3). Клетки NIH-3T3, обработанные GQD в дозах более 50 мкг/мл, не проявляли значительной цитотоксичности. Однако клетки NIH-3T3, обработанные GQD, демонстрировали повышенную экспрессию белков (p53, Rad 51 и OGG1), связанных с повреждением ДНК, по сравнению с необработанными клетками, что указывает на повреждение ДНК, вызванное GQD. Было показано, что GQD-индуцированное высвобождение активных форм кислорода (АФК) отвечает за наблюдаемое повреждение ДНК. Эти результаты должны иметь важные последствия для будущих приложений GQD в биологических системах.

Статья 29

Генотоксический ответ и восстановление повреждений макрофагов на графеновые квантовые точки – ScienceDirect

май 2019 г.

Потенциальные неблагоприятные эффекты графеновых квантовых точек(GQD) привлекают все больше внимания. Наше настоящее исследование выявило генотоксические ответы крысиных альвеолярных макрофагов (NR8383) на аминированные графеновые КТ (AG-QD) и обнаружило восстановление клеток после удаления AG-QD. Анализ глобальной экспрессии генов с помощью секвенирования РНК показал, что AG-QD (100 мкг/мл) вызывали значительные изменения в экспрессии 2898 генов после воздействия в течение 24 часов. Среди них 1335 и 1563 гена были активированы и подавлены соответственно. Основываясь на анализе Gene Ontology (GO) и Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG), мы обнаружили, что большинство подавляющих генов реагировали на «клеточный цикл», что хорошо коррелировало с данными об остановке клеточного цикла, которые AG- КТ вызывали остановку клеточного цикла в фазе S (синтез) и G2/M (второй разрыв/митоз). Процентное содержание клеток в S- и G2/M-фазе увеличилось на 4,5% и 29,0% соответственно. Кроме того, были идентифицированы гены с повышенной регуляцией, связанные с «эндоцитозом» и «фагоцитозом», которые могут регулировать интернализацию AG-QD путем эндоцитоза и фагоцитоза. После удаления экспонированных AG-QD и повторной инкубации клеток в свежей среде остановка фаз S и G2/M в клетках NR8383 уменьшалась, и клеточный цикл постепенно восстанавливался. Это клеточное восстановление может быть связано с клеточной экскрецией AG-QD и активацией генов, связанных с репарацией ДНК (Rad51, Brca2 и Atm). Текущая работа дает представление о потенциальных опасностях AG-QD на уровне транскрипции и представляет долгосрочные эффекты AG-QD на организмы в окружающей среде. были идентифицированы гены с повышенной регуляцией, связанные с «эндоцитозом» и «фагоцитозом», которые могли регулировать интернализацию AG-QD путем эндоцитоза и фагоцитоза. После удаления экспонированных AG-QD и повторной инкубации клеток в свежей среде остановка фаз S и G2/M в клетках NR8383 уменьшалась, и клеточный цикл постепенно восстанавливался. Это клеточное восстановление может быть связано с клеточной экскрецией AG-QD и активацией генов, связанных с репарацией ДНК (Rad51, Brca2 и Atm). Текущая работа дает представление о потенциальных опасностях AG-QD на уровне транскрипции и представляет долгосрочные эффекты AG-QD на организмы в окружающей среде. были идентифицированы гены с повышенной регуляцией, связанные с «эндоцитозом» и «фагоцитозом», которые могли регулировать интернализацию AG-QD путем эндоцитоза и фагоцитоза. После удаления экспонированных AG-QD и повторной инкубации клеток в свежей среде остановка фаз S и G2/M в клетках NR8383 уменьшалась, и клеточный цикл постепенно восстанавливался. Это клеточное восстановление может быть связано с клеточной экскрецией AG-QD и активацией генов, связанных с репарацией ДНК (Rad51, Brca2 и Atm). Текущая работа дает представление о потенциальных опасностях AG-QD на уровне транскрипции и представляет долгосрочные эффекты AG-QD на организмы в окружающей среде. После удаления экспонированных AG-QD и повторной инкубации клеток в свежей среде остановка фаз S и G2/M в клетках NR8383 уменьшалась, и клеточный цикл постепенно восстанавливался. Это клеточное восстановление может быть связано с клеточной экскрецией AG-QD и активацией генов, связанных с репарацией ДНК (Rad51, Brca2 и Atm). Текущая работа дает представление о потенциальных опасностях AG-QD на уровне транскрипции и представляет долгосрочные эффекты AG-QD на организмы в окружающей среде. После удаления экспонированных AG-QD и повторной инкубации клеток в свежей среде остановка фаз S и G2/M в клетках NR8383 уменьшалась, и клеточный цикл постепенно восстанавливался. Это клеточное восстановление может быть связано с клеточной экскрецией AG-QD и активацией генов, связанных с репарацией ДНК (Rad51, Brca2 и Atm). Текущая работа дает представление о потенциальных опасностях AG-QD на уровне транскрипции и представляет долгосрочные эффекты AG-QD на организмы в окружающей среде.

Статья 30

Нанолисты оксида графена индуцируют повреждение ДНК и активируют сигнальный путь эксцизионной репарации оснований (BER) как in vitro, так и in vivo – ScienceDirect

Октябрь 2017 г.

Оксид графена (GO) вызывает широкое беспокойство в области биологических наук и медицинских приложений. В настоящее время исследования показали, что чрезмерное воздействие GO может вызвать повреждение клеточной ДНК из-за образования активных форм кислорода (АФК). Однако опосредованный повреждением ДНК ответ пути эксцизионной репарации оснований (BER) из-за воздействия GO еще не выяснен. Поэтому мы подвергали клетки HEK293T и эмбрионы рыбок данио воздействию различных концентраций GO в течение 24 часов, а профили транскрипции генов пути BER, повреждения ДНК и жизнеспособность клеток анализировали как in vitro, так и in vivo. Кроме того, с помощью атомно-силовой микроскопии была исследована деформация клеток HEK293T до и после воздействия ГО.(АСМ) для выявления физических изменений, произошедших в структуре клеток. CCK-8 и кометаАнализ показал значительное снижение жизнеспособности клеток и увеличение повреждения ДНК в клетках HEK293T при более высоких дозах ГО (25 и 50 мкг/мл). Среди исследованных генетических маркеров в клетках HEK293T гены пути BER (APEX1, OGG1, CREB1, UNG) значительно активировались при воздействии более высокой дозы ГО (50 мкг/мл), однако при низкой концентрации воздействия (5, 25 мкг/мл) мл) не вызывали значительной генетической индукции, за исключением CREB1 при 25 мкг/мл. Кроме того, вязкость клеток HEK293T снижалась при воздействии GO. У рыбок данио результаты повышенной экспрессии генов (apex1, ogg1, polb, creb1) соответствовали результатам в клетках HEK293T. В совокупности воздействие повышенной концентрации GO может вызвать повреждение ДНК клеток HEK293T и эмбрионов рыбок данио; Путь BER может быть предложен как возможный механизм внутреннего ответа.

Статья 31

Квантовые точки на основе гидроксилированного графена вызывают повреждение ДНК и разрушение структуры микротрубочек в эпителиальных клетках пищевода человека | Токсикологические науки | Оксфордский академический (oup.com)

апрель 2018 г.

Графеновые квантовые точки (ГКТ) вызывают значительный интерес благодаря своим уникальным химическим и физическим свойствам. В этом исследовании мы исследовали потенциальное влияние гидроксил-модифицированных GQD (OH-GQD) на линию эпителиальных клеток пищевода человека HET-1A. Наши данные выявили значительную цитотоксичность OH-GQD, которая снижала жизнеспособность HET-1A в зависимости от дозы и времени. Умеренная концентрация (25 или 50 мкг/мл) OH-GQD значительно блокировала клетки HET-1A в фазе клеточного цикла G0/G1. Повышенный процент γH2AX-положительных и геномно нестабильных клеток был также обнаружен в клетках, обработанных различными дозами OH-GQD (25, 50 и 100 мкг/мл). Данные микрочипов показали, что лечение OH-GQD подавляет гены, связанные с восстановлением повреждений ДНК, регуляция клеточного цикла и сигнальные пути цитоскелета указывают на новую роль OH-GQD. В соответствии с данными микрочипа, OH-GQD нарушали структуру микротрубочек и ингибировали повторный рост микротрубочек вокруг центросом в клетках HET-1A. В заключение, наши результаты предоставляют важные доказательства для рассмотрения применения OH-GQD в биомедицинских областях.

Статья 32

плавление ДНК и генотоксичность, индуцированные наночастицами серебра и графеном | Химические исследования в токсикологии (acs.org)

март 2015 г.

Мы выявили связь между связыванием ДНК с наночастицами (НЧ) и повреждением ДНК in vitro, вызванным покрытыми цитратом и разветвленным полиэтиленимином наночастицами серебра (c-AgNPs и b-AgNPs), а также нанолистами оксида графена (GO). Все три типа наноструктур вызывают раннее начало плавления ДНК, при этом степень сдвига точки плавления зависит как от типа, так и от концентрации НЧ. В частности, при весовом соотношении ДНК/НЧ, равном 1,1/1, температура плавления лямбда-ДНК упала с 94°С до 76°С, 60°С и комнатной температуры для ГО, c-AgNP и b-AgNP соответственно. . Соответственно, динамическое рассеяние света показало, что самые большие изменения гидродинамического размера ДНК также были связаны со связыванием b-AgNP. При введении в клетки НЧ b-Ag также проявляли наибольшую цитотоксичность, при полумаксимальных ингибирующих (IC50) концентрациях 3,2, 2,9 и 5,2 мг/л для клеточных линий В- и Т-лимфоцитов и первичных лимфоцитов по сравнению со значениями 13,4, 12,2 и 12,5 мг/л для c-AgNPs и 331, 251 и 120 мг/л для нанолистов GO соответственно. В цитотоксических концентрациях все НЧ проявляли повышенную генотоксичность за счет увеличения количества микроядер в клетках лимфоцитов. Однако b-AgNP также индуцировали микроядра при субтоксических концентрациях, начиная с 0,1 мг/л, вероятно, из-за их более сильной клеточной адгезии и интернализации, а также их последующего вмешательства в нормальный синтез ДНК или сегрегацию хромосом во время клеточного цикла. Это исследование помогает нам понять влияние химического состава, поверхностного заряда и морфологии НЧ на стабильность и генотоксичность ДНК.

Статья 33

Более пристальный взгляд на генотоксичность материалов на основе графена – IOPscience

декабрь 2019 г.

Материалы на основе графена (GBM) привлекают многих ученых из-за их оптических, тепловых, механических и электронных свойств. Их хорошая диспергируемость в различных типах растворителей, включая воду, возможность формулировать их в соответствии с желаемой функцией и широкая площадь поверхности, которая позволяет проводить различные химические модификации, расширили использование этих материалов в биологических системах. По этим причинам GBM широко изучались in vitro и in vivo в области биомедицины. Однако токсичность и генотоксичность ГБМ должны быть тщательно исследованы, прежде чем их можно будет использовать в клинических условиях. Считается, что основной механизм токсичности графена вызван активными формами кислорода, вырабатываемыми в клетках, которые, в свою очередь, взаимодействуют с различными биомолекулами, включая ДНК. В этом обзоре мы стремились обсудить различные исследования генотоксичности, проведенные с GBM, с особым акцентом на различные типы клеток и состояния. Сравнивая и обсуждая такие отчеты, ученые смогут разрабатывать нетоксичные ГБМ для будущих доклинических и/или клинических исследований. Чтобы обеспечить более безопасный и быстрый переход в клинику, будущие исследования должны включать самые современные технологии, такие как подходы системной биологии или трехмерные микрожидкостные системы, которые могут лучше предсказывать нормальный физиологический сценарий.

Статья 34

Дифференциальные генотоксические и эпигенотоксические эффекты наноматериалов семейства графена (GFN) в клетках бронхиального эпителия человека — ScienceDirect

март 2016 г.

Широкое применение наноматериалов семейства графена (GFN) вызвало серьезную обеспокоенность в отношении здоровья человека и окружающей среды. Цитогенотоксический потенциал GFN привлек гораздо больше внимания, хотя потенциальное воздействие на клеточный эпигеном остается в значительной степени неизвестным. Воздействие GFN на клеточный геном оценивали по повреждениям одноцепочечной и двуцепочечной ДНК и экспрессии генов репарации ДНК, в то время как воздействие на эпигеном достигалось путем воздействия на глобальное метилирование ДНК и экспрессию механизмов метилирования ДНК в дозах от нецитотоксических до умеренно цитотоксических. система витро. Мы использовали пять различных представителей GFN: первичные (GNP-Prist), карбоксилированные (GNP-COOH) и аминированные (GNP-NH2) графеновые нанопластинки, а также однослойный (SLGO) и малослойный (FLGO) оксид графена. Порядок повреждения одноцепочечной ДНК наблюдался как GNP-Prist ≥ GNP-COOH > GNP-NH2 ≥ FLGO > SLGO при 10 мг/л, а в SLGO была обнаружена заметная зависимость от дозы. GFN, возможно, вызывали генотоксичность, влияя на репарацию эксцизии нуклеотидов и системы репарации негомологичных соединений концов. Кроме того, дозозависимое увеличение глобального метилирования ДНК (гиперметилирование) наблюдалось при воздействии SLGO/FLGO, и, наоборот, обработка ЗНЧ вызывала гипометилирование в следующем порядке: ЗНЧ-СООН > ЗНЧ-NH2 ≥ ЗНЧ-Prist. Декременты генов ДНК-метилтрансферазы (ген DNMT3B) и белка домена связывания метил-CpG (MBD1), вероятно, были причиной глобального гипометилирования, индуцированного ЗНЧ. И наоборот, метилирование de novo посредством повышающей регуляции генов DNMT3B и MBD1 приводило к глобальному гиперметилированию ДНК в клетках, обработанных SLGO/FLGO. В целом, GFN индуцировали генотоксичность, а изменения глобального метилирования ДНК проявляли типоспецифичность соединений с различными физико-химическими свойствами. В совокупности наше исследование предполагает, что GFN могут вызывать более тонкие изменения в программировании экспрессии генов путем модулирования статуса метилирования ДНК, и эта информация будет полезна для их предполагаемого использования в биомедицинской области.

Статья 35

Генотоксичность графеновых нанолент в мезенхимальных стволовых клетках человека – ScienceDirect

апрель 2013

Однослойные восстановленные наноленты оксида графена (rGONR) были получены путем окислительного распаковывания многостенных углеродных нанотрубок и последующего деоксигенирования гидразином и бычьим сывороточным альбумином . Мезенхимальные стволовые клетки человека ( hMSC) были выделены из пуповинной крови и использованы для проверки зависящих от концентрации и времени цито- и генотоксических эффектов rGONR и листов восстановленного оксида графена (rGOS). Жизнеспособность клетоканализ показал значительные цитотоксические эффекты 10 мкг/мл rGONR через 1 час воздействия, в то время как rGOS проявляли такую ​​же цитотоксичность при концентрации 100 мкг/мл через 96 часов. Было обнаружено, что окислительный стресс является основным механизмом, участвующим в цитотоксичности rGOS, который вызывает легкое повреждение клеточной мембраны, в то время как отток РНК из hMSC указывает на то, что ни образование активных форм кислорода, ни значительное повреждение мембран клеток не могут объяснить клеточное повреждение. разрушения, вызванные rGONR. Наши результаты показали, что rGONR могут проникать в клетки и вызывать фрагментацию ДНК, а также хромосомные аберрации, даже при низкой концентрации 1,0 мкг/мл после короткого времени воздействия 1 час.

Статья 36

Нанолисты графена повреждают лизосомальные и митохондриальные мембраны и вызывают апоптоз клеток RBL-2H3 – ScienceDirect

сентябрь 2020 г.

Индуцированное повреждение мембраны является ключевым механизмом цитотоксичности графеновых нанолистов (ГНС). В этом исследовании физическое взаимодействие ЗНС на модельных мембранах изучалось с использованием искусственных мембран и везикул плазматической мембраны. Влияние GNS на плазматическую мембрану, лизосомальные и митохондриальные мембраны исследовали с использованием клеток базофильного лейкоза крыс (RBL2H3) с помощью анализа лактатдегидрогеназы (LDH), окрашивания акридиновым оранжевым и зонда JC-1 соответственно. В физическом взаимодействии с модельными мембранами преобладали электростатические силы, и прилипшие ЗНС разрушали мембрану. Степень физического разрушения мембраны была количественно определена микровесами кварцевого кристалла с диссипацией (QCM-D), что подтвердило серьезное повреждение мембраны. Интернализованные ЗНС в основном распределялись в лизосомах. Они вызывали утечку плазматической мембраны, увеличивали проницаемость лизосомальной мембраны (LMP) и деполяризовали потенциал митохондриальной мембраны (MMP). Повышенные клеточные уровни активных форм кислорода (АФК) также были обнаружены после воздействия ГНС. Сочетание физического взаимодействия и избыточной продукции АФК повреждало плазматическую и мембранную мембраны органелл в живых клетках RBL-2H3. Лизосомальная и митохондриальная дисфункция, а также окислительный стресс дополнительно индуцировали клеточный апоптоз. В частности, воздействие 25 мг/л ГНС вызывало тяжелую гибель клеток, повреждение плазматической мембраны, образование АФК, деполяризацию ММР и апоптоз. Результаты исследования предоставляют более полную информацию о вызванном графеном повреждении плазмы и мембран органелл, что важно для понимания и прогнозирования цитотоксичности наноматериалов на основе углерода.

Статья 37

Оценка цитотоксичности графеновых нанолистов на альвеолярных клетках in vitro – ScienceDirect

март 2018 г.

Набор внутренних свойств, которыми обладают наноматериалы семейства графена (GFN), приводит к их непрерывному использованию для биомедицинских приложений. Биомедицинский потенциал материалов побудил к росту количества зеленых способов подготовки для производства графеноподобных материалов с ограниченной токсичностью. Для получения химически восстановленного оксида графена (GO) был использован ряд биологически чистых восстанавливающих агентов, и было изучено их результирующее цитотоксическое действие. Однако токсикологические эффекты одной из первых биомолекул, примененных для восстановления ГО, аскорбиновой кислоты (АК), еще предстоит изучить. Здесь токсичность трех различных GFN; Изучаются ГО, восстановленная гидразином ГО (H.rGO) и AA.rGO, полученные различными химическими способами, чтобы продемонстрировать цитотоксическую активность зеленого восстановителя, по сравнению с общепринятым методом восстановления с использованием гидразингидрата. Изменение атомной структуры GO, H.rGO и AA.rGO в результате различных методов синтеза демонстрирует зависимость токсичности от формы и размера частиц. Все GFN индуцировали высокий уровень токсичности альвеолярных клеток. Взаимодействие AA.rGO с клеточной линией эпителиальной карциномы легкого человека A549 приводило к повышенной утечке лактатдегидрогеназы, что свидетельствует о снижении целостности клеточной мембраны. Нехарактерная форма AA.rGO может быть причиной этого пролиферирующего высвобождения основного белка. Таким образом, представленные данные демонстрируют, что модификация синтетических процессов значительно изменяет биологическую активность GFN. rGO, полученный в результате различных методов синтеза, демонстрирует зависимость токсичности от формы и размера частиц. Все GFN индуцировали высокий уровень токсичности альвеолярных клеток. Взаимодействие AA.rGO с клеточной линией эпителиальной карциномы легкого человека A549 приводило к повышенной утечке лактатдегидрогеназы, что свидетельствует о снижении целостности клеточной мембраны. Нехарактерная форма AA.rGO может быть причиной этого пролиферирующего высвобождения основного белка. Таким образом, представленные данные демонстрируют, что модификация синтетических процессов значительно изменяет биологическую активность GFN. rGO, полученный в результате различных методов синтеза, демонстрирует зависимость токсичности от формы и размера частиц. Все GFN индуцировали высокий уровень токсичности альвеолярных клеток. Взаимодействие AA.rGO с клеточной линией эпителиальной карциномы легкого человека A549 приводило к повышенной утечке лактатдегидрогеназы, что свидетельствует о снижении целостности клеточной мембраны. Нехарактерная форма AA.rGO может быть причиной этого пролиферирующего высвобождения основного белка. Таким образом, представленные данные демонстрируют, что модификация синтетических процессов значительно изменяет биологическую активность GFN. rGO с клеточной линией эпителиальной карциномы легкого человека A549 приводил к повышенной утечке лактатдегидрогеназы, что свидетельствует о снижении целостности клеточной мембраны. Нехарактерная форма AA.rGO может быть причиной этого пролиферирующего высвобождения основного белка. Таким образом, представленные данные демонстрируют, что модификация синтетических процессов значительно изменяет биологическую активность GFN. rGO с клеточной линией эпителиальной карциномы легкого человека A549 приводил к повышенной утечке лактатдегидрогеназы, что свидетельствует о снижении целостности клеточной мембраны. Нехарактерная форма AA.rGO может быть причиной этого пролиферирующего высвобождения основного белка. Таким образом, представленные данные демонстрируют, что модификация синтетических процессов значительно изменяет биологическую активность GFN.

Статья 38

Токсичность оксида графена и многослойных углеродных нанотрубок в отношении клеток человека и рыбок данио | СпрингерЛинк

май 2012 г.

Графен обладает уникальными физическими и химическими свойствами, которые привели к широкому спектру потенциальных биомедицинских применений. Однако мало что известно о неблагоприятном воздействии графена на организм человека и экологическую среду. Целью нашей работы является оценка токсичности оксида графена (ГО) в отношении клеточной линии человека (клеточной линии нейробластомы костного мозга человека и клеточной линии эпителиальной карциномы человека) и рыбок данио (Danio rerio) путем сравнения токсического действия ОГ с его сестра, многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ). Результаты показывают, что ГО обладает умеренной токсичностью для организмов, поскольку он может вызывать незначительное (около 20%) ингибирование роста клеток и небольшую задержку вылупления эмбрионов рыбок данио в дозе 50 мг/л, но не приводит к значительному увеличению апоптоза у эмбрионов рыбок данио. эмбрион, в то время как МУНТ проявляют острую токсичность, приводящую к сильному ингибированию пролиферации клеток и серьезным морфологическим дефектам развивающихся эмбрионов даже при относительно низкой концентрации 25 мг/л. Отличительную токсичность ГО и МУНТ следует объяснить разными моделями взаимодействия между наноматериалами и организмами, возникающими из-за различной геометрической структуры наноматериалов. В совокупности наша работа предполагает, что GO действительно токсичен для организмов, представляющих потенциальную опасность для окружающей среды, и результат также проливает свет на токсичность графитовых наноматериалов, зависящую от геометрической структуры. Отличительную токсичность ГО и МУНТ следует объяснить разными моделями взаимодействия между наноматериалами и организмами, возникающими из-за различной геометрической структуры наноматериалов. В совокупности наша работа предполагает, что GO действительно токсичен для организмов, представляющих потенциальную опасность для окружающей среды, и результат также проливает свет на токсичность графитовых наноматериалов, зависящую от геометрической структуры. Отличительную токсичность ГО и МУНТ следует объяснить разными моделями взаимодействия между наноматериалами и организмами, возникающими из-за различной геометрической структуры наноматериалов. В совокупности наша работа предполагает, что GO действительно токсичен для организмов, представляющих потенциальную опасность для окружающей среды, и результат также проливает свет на токсичность графитовых наноматериалов, зависящую от геометрической структуры.

Статья 39

Наночастицы графена вызывают апоптоз в клетках MCF-7 за счет повреждения митохондрий и пути NF-KB – IOPscience

июль 2019 г.

В настоящем исследовании синтез восстановленного оксида графена (rGO) был выполнен с помощью метода ультразвуковой обработки раствора с частотой 20 кГц. Синтез rGo был подтвержден различными методами, включая изменение цвета, УФ-видимые спектры, рентгеновский анализ, инфракрасную спектрофотометрию, сканирующую электронную микроскопию и динамическое светорассеяние. Цитотоксичность rGO исследовали в отношении клеток MCF-7 рака молочной железы человека путем измерения различных параметров, включая MTT, подавление транслокации NF-κB, потенциал митохондриальной мембраны (MMP), продукцию активных форм кислорода (АФК), окрашивание акридиновым оранжевым и бромистым этидием, и одноклеточный гель-электрофорез. Также, экспрессию генов белков Bax и Bcl-2 измеряли с помощью количественного ПЦР-анализа, а также флуоресцентной микроскопии, и они показали, что rGO индуцирует гибель клеток, используя апоптоз в качестве исключительного механизма. Наши результаты впервые показывают, что rGO ингибирует пролиферацию клеток MCF-7, что приводит к запрограммированной гибели клеток посредством активации митохондриально-опосредованного сигнального пути с участием сигнального пути NF-kB. В совокупности полученные данные позволяют предположить, что rGO можно использовать при лечении рака молочной железы в качестве сильнодействующего синергетического агента, добавляемого в протоколы противоопухолевой терапии. приводя к запрограммированной гибели клеток посредством активации митохондриально-опосредованного сигнального пути с участием сигнального пути NF-kB. В совокупности полученные данные позволяют предположить, что rGO можно использовать при лечении рака молочной железы в качестве сильнодействующего синергетического агента, добавляемого в протоколы противоопухолевой терапии. приводя к запрограммированной гибели клеток посредством активации митохондриально-опосредованного сигнального пути с участием сигнального пути NF-kB. В совокупности полученные данные позволяют предположить, что rGO можно использовать при лечении рака молочной железы в качестве сильнодействующего синергетического агента, добавляемого в протоколы противоопухолевой терапии.

Статья 40

Роль поверхностного заряда и окислительного стресса в цитотоксичности и генотоксичности оксида графена по отношению к клеткам фибробластов легких человека – Ван – 2013 – Журнал прикладной токсикологии – Онлайн-библиотека Wiley

июнь 2013

В последнее время были предприняты попытки применить оксид графена (GO) в области биологии и медицины, например, для распознавания ДНК и доставки лекарств с некоторыми необходимыми модификациями. Следовательно, токсичность ГО должна быть оценена, прежде чем он будет применяться в биомедицине. В этой статье цитотоксичность и генотоксичность ГО по отношению к клеткам фибробластов легких человека (HLF) оценивались с помощью метилтиазолилтетразолия (МТТ), измерения суб-G1 и кометных анализов, а также изучался механизм его токсичности. Были сделаны различные модификации ГО, чтобы помочь нам определить факторы, которые могут повлиять на токсичность ГО. Результаты показали, что цитотоксичность и генотоксичность GO по отношению к клеткам HLF зависели от концентрации, а генотоксичность, индуцированная GO, была более серьезной, чем цитотоксичность по отношению к клеткам HLF. Окислительный стресс, опосредованный ГО, может объяснить причину его токсического действия. Кроме того, электронный заряд на поверхности GO может играть очень важную роль в токсичности GO для клеток HLF.

Статья 41

Оценка цитотоксического действия наночастиц графена на эпителиальные клетки легких человека – Нафисе Насирзаде, Мансур Резазаде Азари, Яхья Расулзаде, Юсеф Мохаммадиан, 2019 г. (sagepub.com)

январь 2019 г.

В настоящее время наноматериалы широко используются в ряде технологических и биомедицинских областей. Графен как наноматериал, используемый в секторе здравоохранения и на рабочих местах, вызывает некоторые опасения по поводу его токсичности. Это исследование было направлено на оценку цитотоксичности наночастиц графена (ЗНЧ) в отношении эпителиальных клеток A549 легких человека. ЗНЧ были синтезированы из графита модифицированным методом Хаммера. Физико-химические характеристики ЗНЧ определяли с помощью просвечивающего электронного микроскопа, сканирующего электронного микроскопа и метода Брунауэра-Эммета-Теллера. Гидродинамический размер ЗНЧ в дисперсионных средах исследовали методом динамического светорассеяния. ЗНЧ диспергировали, после чего культивировали клетки А549. Наконец, жизнеспособность клеток оценивали с помощью анализа МТТ. Статистический дисперсионный анализ использовали для описания взаимосвязи между переменными концентрация/время и гибелью клеток, индуцированной GNP. Модель пробит-регрессии также использовалась для достижения токсикологических показателей. Результаты показали, что токсикологическое действие ЗНЧ на эпителиальные клетки А549 легких человека зависит от дозы и времени. ЗНЧ были более цитотоксичны после 72-часового периода воздействия по сравнению с 24-часовым и 48-часовым периодом воздействия. Ингибирующая концентрация 50% и «концентрация без наблюдаемых побочных эффектов» оценивались в 40 653,1 и 0,059 мкг/мл соответственно. Результаты этого исследования могут быть полезны при разработке пределов профессионального воздействия для ВНП и при совершенствовании программ гигиены труда на рабочих местах. Однако необходимы дополнительные исследования для уточнения токсикологических механизмов ВНЧ.

Статья 42

Физико-химические свойства основаны на дифференциальной токсичности оксида графена/восстановленного оксида графена в клетках легких человека, опосредованной окислительным стрессом | Научные отчеты (nature.com)

декабрь 2016 г.

Производные графена (GD) в настоящее время оцениваются для технологических и биомедицинских применений из-за их уникальных физико-химических свойств по сравнению с другими аллотропами углерода, такими как углеродные нанотрубки (CNT). Но возможная связь их свойств с лежащими в их основе эффектами in vitro полностью не изучена. Здесь мы оценили сравнительное взаимодействие трех GD - оксида графена (GO), термически восстановленного GO (TRGO) и химически восстановленного GO (CRGO), которые значительно различаются по своим латеральным размерам и плотности функциональных групп, с фенотипически различными клетками легких человека; бронхиальные эпителиальные клетки (BEAS-2B) и альвеолярные эпителиальные клетки (A549). Клеточные исследования демонстрируют, что GD значительно интернализует и индуцирует опосредованную окислительным стрессом цитотоксичность в обеих клетках. Интенсивность токсичности соответствовала уменьшенному латеральному размеру, а увеличенные функциональные группы выявили больший потенциал токсичности TRGO и GO соответственно. Кроме того, клетки A549 проявляли большую чувствительность, чем BEAS-2B, что отражало дифференцированный клеточный ответ, зависящий от типа клеток. Молекулярные исследования показали, что GD индуцирует дифференциальный механизм гибели клеток, который эффективно предотвращается соответствующими ингибиторами. Насколько нам известно, это предварительное исследование с участием TRGO для оценки безопасности, которое предоставило бесценную информацию и новые возможности для биомедицинских приложений на основе GD. Молекулярные исследования показали, что GD индуцирует дифференциальный механизм гибели клеток, который эффективно предотвращается соответствующими ингибиторами. Насколько нам известно, это предварительное исследование с участием TRGO для оценки безопасности, которое предоставило бесценную информацию и новые возможности для биомедицинских приложений на основе GD. Молекулярные исследования показали, что GD индуцирует дифференциальный механизм гибели клеток, который эффективно предотвращается соответствующими ингибиторами. Насколько нам известно, это предварительное исследование с участием TRGO для оценки безопасности, которое предоставило бесценную информацию и новые возможности для биомедицинских приложений на основе GD.

Статья 43

Однократное воздействие аэрозольного оксида графена и графеновых нанопластинок не вызывало острой биологической реакции в трехмерной модели легких человека — ScienceDirect

Октябрь 2018

Увеличение массового производства материалов на основе графена (GRM), предназначенных для широкого спектра применений, требует тщательной оценки их потенциальной опасности для человека и окружающей среды. В частности, первостепенная озабоченность была выражена в отношении их взаимодействия с дыхательной системой в условиях профессионального облучения. Было показано, что GRM легко вдыхаются и могут взаимодействовать с клетками легких, что приводит к индукции окислительного стресса или воспаления легких. Тем не менее, всесторонняя оценка потенциальных биологических эффектов, вызванных МРЖ, в настоящее время вряд ли возможна из-за отсутствия четко определенных материалов МРЖ и реалистичных данных о воздействии. Здесь трехмерная модель легких человека была объединена с коммерческой системой аэрозолизации для изучения потенциальных побочных эффектов GRM. Два репрезентативных типа GRM распылялись на поверхность эпителиальной ткани легкого. Через 24 часа после воздействия оценивали выбранные биологические конечные точки, такие какжизнеспособность клеток , морфология, целостность барьера, индукция (про-)воспаления и реакций окислительного стресса и по сравнению с эталонным техническим углеродом . Однократное воздействие всех испытанных GRM при двух разных концентрациях воздействия (∼300 и 1000 нг/см2) не вызывало наблюдаемого неблагоприятного воздействия на трехмерную модель легких при сценариях острого воздействия.

Статья 44

Многократное воздействие аэрозольного оксида графена опосредует ингибирование аутофагии и воспаление в трехмерной модели дыхательных путей человека — ScienceDirect

март 2020 г.

Оценка опасности сконструированных наноматериалов (ENM) с использованием сценария воздействия в реальных условиях могла бы обеспечить лучшую интерпретацию конечных точек токсичности для их использования при оценке безопасности человека и их последствий во многих областях, таких как токсикология, наномедицина и т. д. Однако большинство текущих исследований, как in vivo, так и in vitro, не отражают реалистичных условий воздействия ЭНМ на человека из-за применяемых высоких доз. Кроме того, использование клеточных моделей, культивируемых в погруженных условиях, ограничивает их физиологическую значимость для воздействия на легкие, где клетки в основном культивируются на границе раздела воздух-жидкость. Решение таких проблем является еще более сложной задачей для новых наноматериалов, таких как оксид графена (GO), для которых мало или совсем нет информации о воздействии. В этой работе, мы изучили влияние многократного воздействия ГО на трехмерную (3D) реконструкцию бронхиальной ткани человека с использованием небулайзерной системы, сосредоточив внимание на краткосрочных эффектах. Выбранные дозы (достигающие максимума примерно 20 мкг/см2 в течение 4-недельного периода воздействия) были экстраполированы на основе значений альвеолярной массы депонирования более широкого класса углеродсодержащих наноматериалов, отражающих полный рабочий срок воздействия на человека. Экспериментальные результаты не показали сильного токсического действия ГО на жизнеспособность и целостность легочной ткани. Однако после 2 недель лечения повторное воздействие ГО вызывало провоспалительную реакцию, умеренное нарушение барьера и накопление аутофагосом, процесс, возникающий в результате блокады потока аутофагии. Интересно, 3D-модель дыхательных путей может восстановить такой эффект за счет восстановления потока аутофагии при более длительном воздействии (30 дней). Эти результаты показывают, что длительное воздействие ГО создает временное окно (в течение 30 дней лечения, установленного для этого исследования), в течение которого опосредованное ГО ингибирование аутофагии наряду с воспалением может потенциально увеличить восприимчивость людей, подвергшихся воздействию, к легочным инфекциям и / или заболеваниям легких. . Это исследование также подчеркивает важность использования физиологически значимых моделей in vitro и доз, полученных в результате воздействия в реальных условиях, для получения целенаправленных данных для оценки безопасности человека. Эти результаты показывают, что длительное воздействие ГО создает временное окно (в течение 30 дней лечения, установленного для этого исследования), в течение которого опосредованное ГО ингибирование аутофагии наряду с воспалением может потенциально увеличить восприимчивость людей, подвергшихся воздействию, к легочным инфекциям и / или заболеваниям легких. . Это исследование также подчеркивает важность использования физиологически значимых моделей in vitro и доз, полученных в результате воздействия в реальных условиях, для получения целенаправленных данных для оценки безопасности человека. Эти результаты показывают, что длительное воздействие ГО создает временное окно (в течение 30 дней лечения, установленного для этого исследования), в течение которого опосредованное ГО ингибирование аутофагии наряду с воспалением может потенциально увеличить восприимчивость людей, подвергшихся воздействию, к легочным инфекциям и / или заболеваниям легких. . Это исследование также подчеркивает важность использования физиологически значимых моделей in vitro и доз, полученных в результате воздействия в реальных условиях, для получения целенаправленных данных для оценки безопасности человека.

Статья 45

Оксид графена может вызывать мутагенез in vitro и in vivo | Научные отчеты (nature.com)

Декабрь 2013

Оксид графена (GO) привлек огромный интерес благодаря своим необычным свойствам. Недавние исследования подтвердили цитотоксичность ГО, в этом исследовании мы дополнительно изучаем его мутагенный потенциал. Результаты показали, что GO препятствует репликации ДНК и вызывает мутагенез на молекулярном уровне. Обработка ГО в концентрациях 10 и 100 мкг/мл изменяет паттерны экспрессии генов на клеточном уровне, а 101 дифференциально экспрессируемый ген опосредует контроль повреждения ДНК, клеточный апоптоз, клеточный цикл и метаболизм. Внутривенное введение ГО в дозе 4 мг/кг в течение 5 дней подряд явно индуцировало образование микроядерных полихромных эритроцитов у мышей, а его мутагенный потенциал оказался сравним с циклофосфамидом, классическим мутагеном. Таким образом, ГО может вызывать мутагенез как in vitro, так и in vivo.

Статья 46

Нано-био взаимодействие оксида графена вызывает ингибирование сперматогенеза и нарушение метаболизма жирных кислот у нематоды Caenorhabditis elegans – PubMed (nih.gov)

декабрь 2018 г.

Оксид графена (GO) имеет потенциал для широкого применения, что требует тщательного изучения его потенциальной опасности для здоровья человека и окружающей среды. Даже если предыдущие исследования показали репродуктивную токсичность нематоды Caenorhabditis elegans, механизмы репродуктивной токсичности GO плохо изучены. Чтобы понять основные механизмы репродуктивной токсичности, вызванной GO, мы исследовали взаимодействие между GO и C. elegans с помощью рамановской спектроскопии, подсчета сперматозоидов, полученных в результате сперматогенеза, потомства и проанализировали метаболизм жирных кислот с использованием молекулярных методов. Спектральные полосы комбинационного рассеяния, характерные для GO, измеренные у C. elegans, размер выводка и окрашивание рассеченных гонад по Hoecst, четко показали накопление GO в репродуктивных органах, уменьшение потомства и низкое количество сперматозоидов, которые, возможно, являются прямым результатом репродуктивной токсичности от воздействия GO. Интересно, что при воздействии ГО были обнаружены восстановленные метаболиты жирных кислот, такие как стеариновая, олеиновая, пальмитолеиновая и пальмитиновая кислоты. Мы обнаружили, что GO увеличивал накопление кишечного жира у мутантов N2, fat-5(tm420) и fat-7(wa36) дикого типа, в то время как уменьшал накопление жира у мутантов fat-6(tm331) и nhr-49(nr2041). . Воздействие GO повлияло на накопление и потребление жира C. elegans, что, возможно, регулировалось активностью генов daf-16 и nhr-80. Кроме того, воздействие GO подавляло выживаемость долгоживущих мутантов fat-5(tm420), тогда как увеличивало выживаемость короткоживущих мутантов nhr-49(nr2041). Таким образом, наши исследования в совокупности показали, что накопление ГО в репродуктивных органах, подавление сперматогенеза,

Статья 47

Оксид графена соприкасается с кровью: взаимодействие биологических коронированных 2D-материалов in vivo — Nanoscale Horizons (издательство RSC)

Октябрь 2018

Оксид графена является горячей темой биомедицинских и фармацевтических исследований текущего десятилетия. Однако его сложные взаимодействия с компонентами крови человека усложняют переход от многообещающих результатов in vitro к клиническим условиям. Несмотря на то, что оксид графена состоит из тех же атомов, что и наши органы, ткани и клетки, его двумерная природа вызывает уникальные взаимодействия с белками крови и биологическими мембранами и может привести к серьезным последствиям, таким как тромбогенность и активация иммунных клеток. В этом обзоре мы опишем путь оксида графена после введения в кровоток, от начальных взаимодействий с белками плазмы до образования «биомолекулярных корон» и биораспределения. Мы рассмотрим связь между химическими свойствами оксида графена (и его функционализированных/восстановленных производных), связывание с белками и реакция in vivo. Мы также обобщим данные о биораспределении и токсичности с учетом современных знаний о влиянии биомолекулярной короны на эти процессы. Наша цель — пролить свет на нерешенные проблемы, связанные с короной из оксида графена, чтобы заложить основу для будущего развития технологии доставки лекарств.

Статья 48

Могут ли наноматериалы вызывать репродуктивную токсичность у самцов млекопитающих? Исторический и критический обзор — ScienceDirect

май 2021 г.

Нанотехнология позволила разработать наноматериалы (НМ) для различных промышленных, биомедицинских и потребительских применений. Однако механизм действия (MoA) и токсичность НМ остаются неясными, особенно в отношении мужской репродуктивной системы. Таким образом, это исследование было направлено на проведение библиометрического и систематического обзора литературы о токсическом воздействии различных типов НМ на мужскую репродуктивную систему и функции в моделях млекопитающих. Была проанализирована серия из 236 статей, посвященных репродуктивной токсичности НМ in vitro и in vivo на моделях млекопитающих. Были обобщены и обсуждены данные о биоаккумуляции, экспериментальных условиях (типы НМ, виды, клеточные линии, период воздействия и пути воздействия), МоА и токсичности НМ. Результаты показали, что эта область исследований началась в 2005 году и с 2012 года наблюдается экспоненциальный рост. Пересмотренные данные подтвердили, что НМ обладают способностью преодолевать гематотестикулярный барьер и биоаккумулироваться в нескольких органах мужской репродуктивной системы, таких как яички, предстательной железы, придатка яичка и семенного пузырька. Подобный МоА и токсичность наблюдались после воздействия НМ in vitro и in vivo. Репродуктивная токсичность НМ была в основном связана с продукцией АФК, окислительным стрессом, повреждением ДНК и апоптозом. Таким образом, воздействие НМ вызывает биоаккумуляцию и токсическое воздействие на мужскую репродуктивную систему моделей млекопитающих, что подтверждает его потенциальный риск для здоровья человека и окружающей среды. Знание репродуктивной токсичности НМ способствует безопасности и устойчивому использованию нанотехнологий.

Статья 49

Токсичность графена в нормальных клетках легких человека (BEAS-2B) – PubMed (nih.gov)

февраль 2011 г.

Графитовые наноматериалы, такие как термически расслоенный оксид графита (GO), универсальны во многих областях применения. Однако мало что известно о его воздействии на биологические системы. В этом исследовании мы охарактеризовали ГО с использованием динамического светорассеяния (DLS) наряду с токсикологическими аспектами, связанными с цитотоксичностью и апоптозом в нормальных клетках легких человека (BEAS-2B). При различных концентрациях (10-100 мкг/мл) с помощью анализа МТТ через 24 и 48 ч воздействия наблюдалось значительное снижение жизнеспособности клеток в зависимости от концентрации и времени, а также наблюдалось значительное увеличение раннего и позднего апоптоза по сравнению с контрольными клетками. . Наше исследование показывает, что ГО индуцирует цитотоксичность и апоптоз в клетках легких человека.

Статья 50

оценка безопасности материалов на основе графена: в центре внимания здоровье человека и окружающая среда | АКС Нано

ноябрь 2018 г.

Графен и его производные провозглашены «чудодейственными» материалами с разнообразными применениями в различных секторах общества, от электроники до хранения энергии и медицины. Растущее использование материалов на основе графена (GBM) требует всесторонней оценки потенциального воздействия этих материалов на здоровье человека и окружающую среду. Здесь мы обсуждаем синтез и характеристику ГБМ, а также оценку опасности ГБМ для человека и окружающей среды с использованием модельных систем in vitro и in vivo с целью понять свойства, лежащие в основе биологических эффектов этих материалов; не все GBM одинаковы, и важно, чтобы мы распутали отношения структура-активность для этого класса материалов.

Статья 51

Графеновые наноматериалы: синтез, биосовместимость и цитотоксичность (nih.gov)

ноябрь 2018 г.

Графен, оксид графена и восстановленный оксид графена широко рассматриваются как многообещающие кандидаты для промышленного и биомедицинского применения из-за их исключительно высокой механической жесткости и прочности, отличной электропроводности, высокой оптической прозрачности и хорошей биосовместимости. В этой статье мы рассмотрели несколько методов, доступных для синтеза наноматериалов на основе графена, и обсудили биосовместимость и токсичность таких наноматериалов при воздействии на клетки млекопитающих в условиях in vitro и in vivo. Для их изготовления были разработаны различные стратегии синтеза, позволяющие создавать графеновые наноматериалы с различными химическими и физическими свойствами. Таким образом, их взаимодействие с клетками и органами изменяется соответствующим образом. В литературе сообщалось о противоречивых результатах, касающихся биосовместимости и цитотоксичности, вызванных графеновыми наноматериалами. В частности, графеновые наноматериалы, которые используются для культивирования клеток in vitro и животных моделей in vivo, могут содержать остаточные токсичные химические вещества, тем самым препятствуя взаимодействию графена с клеткой и усложняя интерпретацию экспериментальных результатов. Синтезированные методы, такие как расслоение в жидкой фазе и мокрое химическое окисление, часто требовали токсичных органических растворителей, поверхностно-активных веществ, сильных кислот и окислителей для расслаивания чешуек графита. Те органические молекулы и неорганические примеси, которые остаются в конечных продуктах графена, могут взаимодействовать с биологическими клетками и тканями, вызывая токсичность или в конечном итоге вызывая гибель клеток. Остаточные загрязняющие вещества могут вызвать более высокий риск токсичности, вызванной графеном, в биологических клетках. Этот побочный эффект может быть частично причиной расхождений между различными исследованиями в литературе.

Статья 52

Токсичность наночастиц семейства графена: общий обзор происхождения и механизмов | Токсикология частиц и волокон | Полный текст (biomedcentral.com)

Октябрь 2016 г.

Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам наноматериалы семейства графена (GFN) широко используются во многих областях, особенно в биомедицинских приложениях. В настоящее время во многих исследованиях изучалась биосовместимость и токсичность GFN in vivo и in vitro. Как правило, GFN могут проявлять различную степень токсичности на животных или клеточных моделях, следуя различным путям введения и проникая через физиологические барьеры, впоследствии распределяясь в тканях или локализуясь в клетках, в конечном итоге выводясь из организма. В этом обзоре собраны исследования токсического действия GFN на несколько моделей органов и клеток. Мы также отмечаем, что различные факторы определяют токсичность GFN, включая латеральный размер, структуру поверхности, функционализацию, заряд, примеси, агрегацию и эффект короны и т. д. Кроме того, было обнаружено несколько типичных механизмов, лежащих в основе токсичности GFN, например, физическое разрушение, окислительный стресс, повреждение ДНК, воспалительная реакция, апоптоз, аутофагия и некроз. В этих механизмах (toll-подобные рецепторы-) TLR-, трансформирующий фактор роста β- (TGF-β-) и фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α)-зависимые пути участвуют в сети сигнальных путей, а окислительный стресс играет решающую роль в этих путях. В этом обзоре мы обобщаем имеющуюся информацию о регулирующих факторах и механизмах токсичности GFN, а также предлагаем некоторые проблемы и предложения для дальнейших исследований GFN с целью завершения токсикологических механизмов и предоставления предложений по улучшению биологической безопасности GFN. и способствовать их широкому применению.

Статья 53

критический обзор токсичности некоторых широко используемых инженерных наночастиц | Исследования в области промышленной и инженерной химии (acs.org)

май 2015 г.

С огромным ростом развития нанотехнологий растет энтузиазм в отношении применения наночастиц в различных областях. Углеродные нанотрубки, фуллерены, квантовые точки, дендримеры, оксид железа, диоксид кремния, а также наночастицы золота и серебра часто используются в различных приложениях, таких как доставка лекарств, керамические материалы, полупроводники, электроника, медицина, косметика и т. д. Некоторые из этих наночастиц показали себя серьезные токсические эффекты на фауну, флору и людей, такие как воспаление, цитотоксичность, изъязвление тканей и снижение жизнеспособности клеток. Одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT) и многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT) могут вызывать окислительный стресс и фиброз в легких крыс и мышей. SWCNT также могут вызывать окислительный стресс в нервной системе человека. Воспалительные повреждения и респираторный дистресс могут наблюдаться из-за наночастиц TiO2 малого диаметра. Наночастицы также могут оказывать вредное воздействие на растения, такое как снижение скорости роста, геномные и протеомные изменения и т. д. Токсичность наночастиц возникает из-за их специфических характеристик, таких как большее «отношение площади поверхности к объему» по сравнению с объемными частицами того же химического состава. . Цель этого обзора — критически оценить текущую литературу о токсичности наночастиц. такие как большее «отношение площади поверхности к объему» по сравнению с объемными частицами того же химического состава. Цель этого обзора — критически оценить текущую литературу о токсичности наночастиц. такие как большее «отношение площади поверхности к объему» по сравнению с объемными частицами того же химического состава. Цель этого обзора — критически оценить текущую литературу о токсичности наночастиц.

Статья 54

Оценка клеточной токсичности, индуцированной оксидом графена, и анализ транскриптома в эмбриональных клетках почек человека – PubMed (nih.gov)

июль 2019 г.

Графен, двумерный углеродный лист толщиной в один атом, демонстрирует огромные перспективы в нескольких нанонаучных и нанотехнологических приложениях, в том числе в сенсорах, катализе и биомедицине. Хотя несколько исследований показали цитотоксичность оксида графена в различных типах клеток, всесторонних исследований клеток эмбриональной почки человека (HEK293), которые включали бы транскриптомный анализ и исследование in vitro механизмов цитотоксичности после воздействия оксида графена, не проводилось. Поэтому мы подвергали клетки HEK293 воздействию различных концентраций оксида графена в течение 24 часов и провели несколько клеточных анализов. Анализы жизнеспособности клеток и пролиферации выявили значительное дозозависимое цитотоксическое действие на клетки HEK293. Анализы цитотоксичности показали повышенную утечку лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и образование активных форм кислорода (АФК), а также снижение уровня восстановленного глутатиона (GSH) и повышение уровня окисленного глутатиона, что свидетельствует об окислительном стрессе. Этот подробный механистический подход показал, что воздействие оксида графена вызывает значительное снижение потенциала митохондриальной мембраны и синтеза АТФ, а также повреждения ДНК и активности каспазы 3. Кроме того, наш анализ RNA-Seq показал, что клетки HEK293, подвергшиеся воздействию оксида графена, значительно изменили экспрессию генов, участвующих в многочисленных биологических путях, связанных с апоптозом. Более того, воздействие оксида графена нарушало экспрессию ключевых факторов транскрипции, стимулируя эти пути, связанные с апоптозом, путем регуляции нижестоящих генов. Наш анализ дает механистическое представление о том, как воздействие оксида графена вызывает изменения в клеточных реакциях и массовую гибель клеток в клетках HEK293. Насколько нам известно, это первое исследование, описывающее комбинацию клеточных ответов и транскриптома в клетках HEK293, подвергшихся воздействию наночастиц оксида графена, что обеспечивает основу для понимания молекулярных механизмов цитотоксичности, вызванной оксидом графена, и для разработки новых терапевтических стратегий.