Die Nanotechnologie-Industrie muss weltweit schnell entwickelt werden

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Abstrakt

Zinkoxid (ZnO)-Nanopartikel (NPs) werden im Allgemeinen in Kosmetikartikeln, Schuppen, Biosensoren und zur Abgabe von Arzneimitteln verwendet. Als in vitro ideale Systeme werden mesenchymale Stammzellen (MSCs) zur Prüfung der akuten Toxizität verwendet. In der vorliegenden Studie wurden größenabhängige Zytotoxizitätseffekte von ZnO-NPs auf MSCs bewertet. Knochenmark- und Fett-MSCs wurden mit ZnO-NPs mit durchschnittlichen Größen von 10-30 und 35-45 nm behandelt. Die Konzentrationen von 5 und 10 ug/ml von ZnO NP erwiesen sich als sichere Konzentrationen für die NP-Größen von 10-30 bzw. 35-45 nm.Cistanche-VorteileDie Zellzyklusanalyse zeigte, dass die geringe Größe von ZnO-NPs im Vergleich zu der größeren Größe negativere Auswirkungen auf den Prozess des Zelleintritts in die DNA-Synthese hat. Die Ergebnisse des -Galactosidase-Tests zeigten die Förderung des Alterungsprozesses in den Zellen, die mit ZnO-NPs kleinerer Größe behandelt wurden. Es wurde festgestellt, dass beide Größen des NP die alterungsbezogenen Gene NF-kB und p53 hochregulieren und das Anti-Aging-Gen Nanog herunterregulieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die geringere Größe von ZnO-NPs den Alterungsprozess in den Zellen beschleunigen kann.

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1. Einleitung

In den letzten zehn Jahren muss die Nanotechnologieindustrie weltweit schnell entwickelt werden. Zinkoxid (ZnO)-Nanopartikel (NPs) werden im Allgemeinen in Schönheitspflegeprodukten, Schuppen, Biosensoren, Arzneimittelabgabe, Bioimaging und als antimykotische und antibakterielle Mittel verwendet [1-5]. ZnO-Nanostrukturen haben einige hervorragende Eigenschaften sowie Verbindungsstabilität, einen großen spezifischen Oberflächenbereich, hohe Elektronenkorrespondenz-Highlights und Elektroverbindungsaktivität [6]. ZnO-NPs werden überwiegend als UV-lichtableitender Zusatzstoff in kosmetischen Produkten wie Sonnenschutzmitteln, Zahnpasta und Schönheitsprodukten eingesetzt [7, 8]. Mit der weit verbreiteten Anwendung von nanostrukturierten Substanzen für Handelsartikel wurde die Biosicherheit dieser Materialien in Betracht gezogen, um die natürlichen und toxikologischen Wirkungen einer abweichenden und sofortigen Manifestation dieser Substanzen zu untersuchen [9]. Nanomaterialien wie ZnO wirken aufgrund ihrer reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und unlöslichen Metallionen toxisch auf die Zellen [10,11].Cistanche-CholesterinDa die Toxizität von ZnO-NPs in Reinstwasser höher ist als in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) in verschiedenen wässrigen Medien, entspricht die Toxizität von ZnO-NPs größtenteils der Toxizität von freien Zinkionen [12]. Während der Zink-NP-Komplex mit Medien eine geringere Toxizität verursacht, wird die Konzentration von Zn2 ​​plus Ionen stark reduziert. Das erzeugte Zn2 plus unlösliche ZnO-NPs induzieren Nekrose und Entzündung [13]. Interzelluläres ROS, das durch ZnO-NPs verursacht wird, induziert den Zelltod und eine Dysfunktion der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung [10].

Cistanche kann Anti-Aging

Mehrere In-vivo-Experimente haben die schädlichen Wirkungen von Zn-NPs auf verschiedene Lebensformen wie Drosophila [14], Fische [15], Amphipoden [16], Mäuse [17], Ratten [18] und Bakterien [19] gezeigt. Es wurde auch berichtet, dass Zn-NPs In-vitro-Toxizität aufweisen [20-22]. Trotz vieler versteckter Toxizitäten, die mit ZnO-NPs verbunden sind, werden sie häufig für verschiedene biomedizinische Anwendungen und pharmazeutische Zwecke verwendet [23]. Daher ist weitere Forschung erforderlich, um die toxische Wirkung dieser Verbindung auf die Zellen zu bewerten. In der toxikologischen Forschung werden MSCs als ideales In-vivo-Modell verwendet [24]. Isolierung und Ausbreitung von MSCs in Kultur sind einfach, und ihre Differenzierung erfolgt durch geeignete Stimulation. Mesenchymale Stammzellen des Knochenmarks (BMSCs) zeigen Empfindlichkeit gegenüber Zytotoxizitätstests von Krebsmedikamenten und einigen anderen zytotoxischen Medikamenten [25]. Darüber hinaus werden aus Fett gewonnene mesenchymale Stammzellen (AMSCs) verwendet, um die Arzneimittelsicherheit zu bewerten und Medikamente zu entdecken [26]. Daher nahmen wir in dieser Studie an, dass AMSCs und BMSCs, auf die ZnO-NPs abzielen, geeignet sein könnten, um die potenziellen Risiken in der Alterungsentwicklung zu berücksichtigen. Zur Bewertung der Zelltoxizität ist der Genexpressionsassay, ein Faktor, der bei frühen toxischen Prozessen eine Rolle spielt, von großer Bedeutung [26]. Daher wurde das Nanog-Gen als spezifischer Stammzellmarker in der vorliegenden Forschung verwendet, um Toxizität vorherzusehen. Nanog hat zwei Funktionen bei der Stammzelldifferenzierung und Selbsterneuerung [27]. Darüber hinaus stimuliert das Nanog-Gen die Unterdrückung der Seneszenz, indem es die Expression des p27KIPI-Gens herunterreguliert [28].Cistanche Deserticola NebenwirkungenAls klassische Reaktion auf Genotoxizität, um die Zellproliferation einzuschränken, verursacht p53 in den korrumpierten Genomen den Stillstand des Zellzyklus und den Zelltod. Zahlreiche Untersuchungen haben die Rolle des NF-kB-Gerüsts bei der Aktivierung der stimulierenden Gewebeveränderungen während des Alterns hervorgehoben [29]. Daher wurden in der vorliegenden Studie der Zellzyklus-Assay, der Galactosidase-In-situ-Assay und die mRNA-Spiegel der NF-kB-, p53- und Nanog-Gene berücksichtigt.

2. Materialien und Methoden

2.1 Eigenschaften und Charakterisierung von Nanopartikeln

Zwei verschiedene Größen von ZnO-NPs (Sigma Aldrich, USA) mit den folgenden Informationen wurden gekauft: eine mit 10-30 nm durchschnittlicher Größe, plus 99 % Reinheit, 5,606 g/cm³ Dichte und etwa 20-60 m2/ g Oberfläche und das andere mit 35-45 nm durchschnittlicher Größe, ＋99 Prozent Reinheit, 5,606 g/cm³ Dichte und etwa 65 m-/g Oberfläche (Abb. 1). Dann wurde eine Vorratslösung von 100 ug/ml ZnO-NPs-Suspension in 1 ml PBS durch 3-minütige Beschallung hergestellt.

2.2 Isolierung mesenchymaler Stammzellen

BMSCs wurden aus {{0}} Wochen alten (200-250 g) männlichen Ratten entnommen. Die Epiphysen wurden entfernt, die Markhöhlen wurden zugänglich gemacht, und gesamtes Knochenmark (BM) wurde aus Tibia- und Femurknochen mit einer 10-ml-Spritze, die Dulbecco's modifiziertes Eagle-Medium (DMEM) (Laboratories Inc., MA, USA) plus 10 enthielt, gerötet Prozent fötales Rinderserum (FBS). BM-Proben wurden gesammelt und durch aufeinanderfolgende Wunschnadeln von 18 und 20 Gauge, die an eine ähnliche 10-ml-Spritze angehängt wurden, präzise verwirbelt. Anschließend wurde die Zellsuspension für 5 min bei 1000 U/min zentrifugiert. Nach dem Pelletieren der Zellen wurden sie im Medium mit 10 Prozent FBS resuspendiert. Um einen Zellzähler auszuspielen, wurde 4 Prozent Essigsäure mit einer geringen Menge der Suspension gemischt, um die roten Blutkörperchen zu lysieren. Das Zählen der Zellen wurde mit einem Hämocytometer durchgeführt. Anschließend wurden die 5×10'-Zellen in einer 100-mm-Kulturschale ausplattiert, in 5 % CO2 bei 37 Grad gehalten und alle 3-4 Tage durch ein frisches Medium ersetzt [30]. Unter Verwendung von Kollagenase Typ I (0,15 Gewichtsprozent) für 1 Stunde bei 37 Grad wurde das Fettgewebe dann enzymatisch getrennt. Um undissoziierte Partikel zu entfernen, wurde die Suspension mit einem 70-um-Filter filtriert. Dann wurde DMEM mit 10 % (v/v) FBS zugegeben und 5 min bei 700 × g zentrifugiert. Schließlich wurde das Pellet der Zelle in DMEM mit 1 Prozent (v/v) Penicillin/Streptomycin und 10 Prozent (v/v) FBS resuspendiert [31].

2.3 Zellkultur

AMSCs und BMSCs wurden in DMEM (Laboratories Inc., MA, USA) mit 1 Prozent Antibiotika und 10 Prozent FBS unter den Standardkulturbedingungen (bei 37 Grad, in 5 Prozent CO2 und 95 Prozent Feuchtigkeit) kultiviert[32].

2.4 Charakterisierung von Oberflächenmarkern von BMSCs und AMSCS

BMSCs und AMSCs wurden für 5 Minuten bei 37 Grad geerntet, durch 200 × g-Zentrifugation für 5 Minuten ausplattiert und mit gekühltem PBS gespült. Als nächstes werden 5 ul Fluoresceinisothiocyanat (FITC)-konjugierte Antikörper, einschließlich CD34-PE, CD90-FITC, CD45-FITC und CD73-FITC (Thermo Fisher Scientific, Deutschland) wurde zu den BMSCs und AMSCs gegeben und dann bei Raumtemperatur (RT) und einem dunklen Ort für 20 min gelagert. Die Proben wurden mit einem Durchflusszytometer (BD FACS Caliber; San Jose, CA, USA) ausgewertet[33, 34].

2.5 In-vitro-Zytotoxizität

Für Zytotoxizitätstests von NPS wurden die BMSCs und AMSCs in {{0}}Well-Platten bei einer Konfluenz von 70-80 Prozent kultiviert, alle Partikel wurden in vollständigem DMEM (10 Prozent verdünnte NPs mit 90 Prozent) suspendiert DMEM mit PBS)[35]. Die Badbeschallung wurde zweimal durchgeführt, jedes Mal für 5 Minuten, um die endgültigen ZnO-NP-Konzentrationen fein zu mischen. Daher wurden die BMSCs und AMSCs mit unterschiedlichen Konzentrationen (0, 3, 5, 10, 25 und 50 ug/ml) von ZnO-NPs für 24, 48 und 72 h behandelt. Dann wurde ein MTT-Assay verwendet, um die Lebensfähigkeit der behandelten Zellen zu testen.Cistanche-Dosierung redditDie Herstellung der MTT-Stammlösung ((3-(4,5-diminish ethyl thiazole-2-yl)- 2,5-diphenyltetrazolium bromide) erfolgte durch Zugabe von 1 ml PBS bis 5 mg MTT (Sigma, USA) an einem dunklen Ort.Dann wurden 20 μl der Stammlösung mit allen Versuchsvertiefungen (Kontrollzellenund ZnO-NPs behandelt mit unterschiedlichen Konzentrationen) gemischt, 10 Minuten langgerüttelt und 3 Stunden lang bei 37 Grad inkubiert Schließlich wurden die Proben aus dem Inkubator genommen und mit DMSO gemischt, wobei in diesem Stadium eine violette Farbe erkennbar war Sie wurden über Pipettieren entwickelt und sofort in Gegenwart von UV bei 570 nm abgelesen.

2.6 Zellzyklus-Assay

BMSCs und AMSCs wurden in verschiedene 6-Well-Platten ausgesät. Während die 70-prozentige Zellkonfluenz beobachtet wurde, wurden sichere ZnO-NP-Konzentrationen (5 bzw. 10 ug/ml in kleineren und größeren ZnO-NPs wurden erhalten) auf den Zellen für den MTT-Assay behandelt und 72 Stunden lang bei 37 Grad (5 Prozent) inkubiert CO2). Die Medien wurden nach 72 h von der konfokalen Scheibe entfernt und zweimal mit PBS gewaschen und zentrifugiert. Die Zellen wurden unter Verwendung von Ethanol (70 Prozent) bei 4 Grad für 2 Tage fixiert. Dann wurden die inkubierten Zellen erneut mit PBS gespült und leicht geschüttelt, wonach die Medien vollständig von der konfokalen Scheibe entfernt wurden. Als nächstes wurden 10 ul RNase zugegeben und für 45 min inkubiert. Zur Färbung wurden die Zellen mit 10 ul Propidiumiodidlösung (Sigma, USA) suspendiert. Zur Auswertung der DNA von Zellen wurde ein Durchflusszytometer eingesetzt [36].

2.7 Galactosidase-In-situ-Assay für zelluläre Seneszenz

Die Aktivität von Seneszenz-assoziierter Galactosidase (SA-gal) als üblicher Biomarker für Alterungsassays in den Zellen wurde mit dem SA- -gal-Färbekit (Thermo Fisher Scientific, Deutschland) auf die gleiche Weise wie in früheren Studien bewertet [37]. Die Zellen wurden in Platten mit 24- Vertiefungen ausgesät und mit zwei verschiedenen Größen von ZnO-NPs mit sicheren Konzentrationen behandelt. Als nächstes wurden sie in PBS gewaschen, in G/F-Fixiermischung (20 % Glutaraldehyd – 37 % Formaldehyd) fixiert und bei RT für 3-5 min inkubiert. Dann wurden die Zellen in einer frischen Färbelösung (10 ml Citrat-Na plus 250 ul Kaliumferricyanid – 250 ul Kaliumferrocyanid – 100 ul MgCl – 250 ul NaCl – 200 ul X-gal) für 2 Stunden an einem dunklen Ort bei 37 Grad gefärbt. SA- -gal-positive Zellen zeigten grüne Farbe wurden unter Verwendung eines umgekehrten Lichtmikroskops sichtbar gemacht.

2.8 Echtzeit-PCR

Die BMSCs und AMSCs mit zwei verschiedenen Größen von ZnO-NPs wurden in optimalen Konzentrationen von 5 bzw. 10 ug/ml behandelt. Sie wurden nach 48 h geerntet und ein RNA-Extraktionskit (Bio Basic INC) wurde verwendet, um die Gesamt-RNA zu extrahieren. Der erste cDNA-Strang wurde durch reverse Transkription unter Verwendung des SYBR Green qPCR MasterMix 2X Kits, SYBR Degree Premix Ex TaqIM (TaKaRa, Japan) synthetisiert. Dann wurden die Qualität und Quantität der synthetisierten cDNA mit einem NanoDrop ND-1000-Spektrophotometer (Thermo Scientific, Deutschland) bewertet.Cistanche-Extrakt VorteileDann wurden 2 ul der cDNA für die Zielgen-Amplifikation verwendet. Spezifische Primer wurden durch die Primer 3-Software entworfen und verwendet, um die Expression von p53-, NF-kB- und Nanog-Genen (General Biotech, Korea) zu verstärken. Die Sequenzierung der Primer ist in Tabelle 1 dargestellt.

Die Expressionsniveaus wurden auf das Expressionsniveau des GAPDH-Gens als Haushaltsgen normalisiert. Um eine Echtzeit-PCR durchzuführen, wurden der erste Zyklus bei 95 Grad für 3 Minuten und 40 Zyklen bei 95 Grad für die 20 Sekunden, bei 60 Grad für 20 Sekunden und bei 72 Grad für 30 Sekunden verwendet.

2.9 Statistische Analyse

Alle Tests wurden dreifach durchgeführt, und die Ergebnisse wurden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) angezeigt. Die Daten wurden in SPSS (IBM Corp. NY, USA)-Software eingespeist und durch Zweiweg-Varianzanalyse (ANOVA) analysiert.

3. Ergebnisse

3.1 Durchflusszytometrische Analyse von mesenchymalen Stammzellen

Mesenchymale Ratten-Stammzellen wurden aus zwei Quellen getrennt, einschließlich Fettgewebe und BM. Die Oberflächen-CD-Marker von MSCs wurden überprüft, und eine Mehrheit der AMSCs oder BMSCs (98,18 und 99,62 Prozent) wurde für CD90 als positivem Oberflächenmarker in MSCs gefunden (Abb. 2A, B). Darüber hinaus waren 94,8 0 und 99,76 % von CD73 in AMSCs bzw. BMSCs definitiv gefärbt (Abb. 2A, B). Darüber hinaus zeigte ein geringer Prozentsatz von BMSCs oder AMSCs die Expression von CD45 (0,18 oder 0,56 Prozent) und CD34 (0,71 oder 12,65 Prozent) in AMSCs bzw. BMSCs, die die Marker hämatopoetischer Abstammungslinien sind (Abb .2A, B). Diese molekularen Profile demonstrieren die außergewöhnlichen Eigenschaften der BMSCs und AMSCs. Darüber hinaus befürworten sie die hochwertige Entfernung hämatopoetischer Zellen und die Isolierung mesenchymaler Stammzellen aus Fettgewebe und Knochenmark während der Isolierung von Stromazellen.

3.2 In-vitro-Zytotoxizität

Der MTT-basierte kolorimetrische Zytotoxizitätstest wurde angewendet, um die Lebensfähigkeit von BMSCs oder AMSCs nach ihrer Behandlung mit 10-30 und 35-45 nm ZnO-NPs für 1, 2 und 3 Tage zu untersuchen (Abb. 3). Gemäß den in Abb. 2 gezeigten Daten waren die Wirkungen von zwei unterschiedlichen ZnO-NPs-Größen auf BMSCs oder AMSCs dosis- und zeitabhängig. Bei einer Dosis von 5 und 10 ug/ml zeigten 10-30 und 35-45 nm ZnO-NPs eine gute Lebensfähigkeit für die AMSCs bzw. BMSCs (Abb. 3). Darüber hinaus war die Lebensfähigkeit von AMSCs und BMSCs mit 35-45 nm ZnO-NPs bei gleichen Konzentrationen dosis- und zeitabhängig verringert (Abb. 3).

3.3 Zellzyklus-Assay

Die Auswirkungen von ZnO-NPs auf die Zellzyklusverteilungen von BMSCs und AMSCs wurden unter Verwendung von Propidiumiodid-Färbung untersucht und durch Durchflusszytometrie gemessen. Wie in Abb. 4 gezeigt, werden die AMSCs und BMSCs mit 10-30 nm ZnO-NPs behandelt

zeigten, dass das Verhältnis der Zellen, die in die GO/Gl-Phase eintraten, im Vergleich zur Kontrollgruppe (81,92 bzw. 78,76 Prozent) anstieg (82,2 und 82,01 Prozent). Wenn Signale, die die Proliferation antreiben, Apoptose erfahren oder fehlen, neigen Zellen dazu, G0/G1 zu erhöhen [38].

Darüber hinaus verringerte sich bei den mit 10-30 nm ZnO-NPs behandelten AMSCs und BMSCs die G2/M-Phase (7,38 und 9,98 Prozent rezeptiv) im Vergleich zur Kontrollgruppe (10,04 und 13,47 Prozent), was darauf hindeutet, dass die Zellen angehalten wurden S-Zellzyklus und G2/M-Phasen und proliferierten nicht aktiv (Fig. 4). Die Zellzyklusanalyse von 35-45 nm ZnO-NPs zeigte jedoch eine erhöhte Akkumulation von G2/M-Phasenzellen in AMSCs und BMSCs (14,19 und 16,18 Prozent, rezeptiv) im Vergleich zur Kontrollgruppe G2/M (10,04 und 13,47 Prozent ), was auf die Verzögerung des Zellzyklusprozesses hinweist (Abb. 4). Wenn die DNA geschädigt ist, hemmt der G2-Checkpoint die Mitose von Zellen und sorgt für die Vermehrung fehlerfreier Genomduplikate zu jeder Tochterzelle.

3.4 Galactosidase-in-situ-Assay

Die Beta-Galactosidase-Enzymaktivität wurde in dieser Arbeit verwendet, um die Wirkung von 10-30- und 35-45-nm-ZnO-NPs auf die Seneszenz von BMSCs und AMSCs zu überprüfen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Zellbereiche mit positiver grüner Färbung in der mit ZnO NP behandelten Gruppe in beiden Arten von Rattenstammzellen häufiger beobachtet wurden als in der Kontrollgruppe (Abb. 5A, B).

In den normalen Zellen wurden saure lysosomale Galactosidasen produziert und im Lysosom gesammelt, wie es in den Kontrollgruppen beobachtet wurde. Aber in seneszenten Zellen nahm das Lysosom zu und produzierte eine obere Menge an -Galactosidase, genannt Seneszenz-assoziierte -Galactosidase (SA- -gal), wie in den mit ZnO-NPs behandelten Zellen festgestellt wurde (Abb. 5). Positive Zellen von SA-gal wurden unter Hellfeldmikroskopie blaugrün gefärbt. Beide behandelten Zellen waren im Vergleich zu den Kontrollgruppen positiv. Die höchste blaugrüne Farbe wurde in AMSCs mit 10-30 nm ZnO-NPs erhalten (Abb. 5A).

3.5 Echtzeit-PCR

Die relative Expression der NF-kB-, P53- und Nanog-Gene wurde relativ zu GAPDH als Haushaltsgen auf BMSCs und AMSCs bewertet, die 5 und 10 ug/ml ZnO-NPs in 10-30 und 35-45 ausgesetzt waren. nm-Größen jeweils nach 48 Stunden. Die Ergebnisse der Expression von Nanog-Genen in den mit 10-30- und 35-45-nm-ZnO-NPs behandelten Zellen zeigten signifikant (P<0.01)lower regulation="" in="" the="" amscs="" (fig.6a)="" and="" bmscs="" in="" comparison="" with="" the="" control="" group="" (fig.="">

Die mit 10-30 nm ZnO-NPs behandelten Zellen zeigten im Vergleich zu den damit behandelten Zellen eine geringere Expression des Nanog-Gens

4. Diskussion

Diese Studie bewertete die toxischen Wirkungen von zwei Größen von ZnO-NPs auf BMSCs und AMSCs: 10-30nm als kleinere Größe und 35-45nm als größere Größe. Die Ergebnisse zeigten, dass die kleinere Größe der ZnO-NPs eine toxischere Wirkung hatte als ihre größere Größe. Die Oberflächenzone und Partikelgröße von NPs sind aus toxikologischer Sicht signifikante Materialeigenschaften. Wenn die Partikelgröße abnimmt, hebt sich ihr Oberflächenbereich an und ermöglicht, dass ein größeres Ausmaß ihrer Partikel oder Atome oberflächlich im Gegensatz zur Innenseite des Materials gezeigt wird [39].

Nanomaterialien, die kleiner als 50 nm sind, zeigen aufgrund ihrer geringen Größe, ihres großen Oberflächenbereichs, ihrer geringen Kosten, ihrer verbesserten Reaktivität und ihres einfachen Eintritts in die Zellteiler einzigartige physikalisch-chemische Eigenschaften [40-42]. Gemäß unseren MTT-Testergebnissen betrugen die optimalen und sicheren Konzentrationen der untersuchten kleineren und größeren ZnO-NPs 5 bzw. 10 ug/ml im Vergleich zu den Kontrollgruppen. Unsere Zellzyklusanalyse zeigte, dass sichere Konzentrationen von ZnO-NPs mit einer Größe von 10-30 nm toxische Wirkungen auf AMSCs haben, indem sie die Anzahl der Zellen in S- und GO/G1-Phasen verringern, was auf das Anhalten des Zellzyklusprozesses und -verlust hinweist der Signale der Triebvermehrung. ZnO-NPs in 35-45 nm Größe verringerten die Zellen in G2/M- und S-Phasen, was zu einer Verzögerung des Zellzyklusprozesses führte.

Unsere Studienergebnisse stimmen mit denen anderer Studien überein, die gezeigt haben, dass NP durch Schädigung von DNA oder Organellen zum Tod der Zelle führen können [43, 44]. Obwohl es begrenzte toxikologische Berichte über die Auswirkungen von ZnO-NPs gibt, gibt es einige Berichte über die zytotoxischen Wirkungen von ZnO-NPs in vitro [45-47]. Eine Studie zeigte, dass oxidativer Stress in TR146-Zellen mit einer Konzentration von 10 ug/ml ZnO-NPs aktiviert wurde [48] und in SH-SY5Y-Zellen mit einer Konzentration von 15 ug/ml [49]. Ein entzündungsförderndes Zytokin, das in THP-1-Zellen mit 17,69 ug/ml ZnO-NPs freigesetzt wird 【20】. DNA-Schäden wurden auch bei einer Konzentration von 6,4 ug/ml von ZnO-NPs in humanen Kolonkarzinomzellen [50] und bei einer Konzentration von 12,5 ug/ml in Epithelzellen von Rattennieren [51] verursacht. Der Kontakt mit Nanomaterialien ist unvermeidbar, da sie Teil unseres Alltags werden; entsprechend wird die Toxizität der Nanomaterialforschung berücksichtigt [52]. Abbildung 9 veranschaulicht die Wechselwirkung von ZnO-NPs in der Säugerzelle. Die Bestimmung seneszenter Zellen zeigte eine erhöhte Aktivität der lysosomalen Galactosidase [53]. Unsere SA- -gal-Testergebnisse zeigten, dass ZnO-NPs sowohl in kleineren als auch in größeren Größen (10-30 und 35-45 nm) die Zellen zur Produktion des Lysosoms stimulierten. Allerdings wurde durch hohe lysosomale Konzentrationen in den Zellen, die 10-30 nm ZnO-NPs ausgesetzt waren, im Vergleich zur Kontrollgruppe eine starke blaugrüne Farbe induziert.

P53 wirkt als lebenslange Exzellenzqualität seiner starken Tumor-Silencer-Aktivität und als Alterungsregler [54]. p53 kann oxidativen Stress verringern und erhöhen, möglicherweise aufgrund seiner doppelten Wirkung auf die Seneszenz. Unsere Echtzeit-PCR-Ergebnisse zeigten eine signifikant hochregulierte Expression von p53- und NF-kB-Genen in den Zellen, die ZnO-NPs beider Größen ausgesetzt waren. Die höchste Überexpression dieser Gene wurde jedoch in den Zellen nachgewiesen, die mit einer kleineren Größe (10-30 nm) von NPs behandelt wurden. Darüber hinaus galt die mRNA-Ebene des Nanog-Gens als Anti-Aging-Gen. Für das Nanog-Gen zeigten die Ergebnisse unserer Studie eine signifikante Herunterregulierung beider untersuchter Größen von ZnO-NPs in beiden behandelten Zellen. Die niedrigste Herunterregulierung in der Größe 10-30 nm deutete jedoch darauf hin, dass ZnO-NPs in der kleineren Größe toxischer sein können als in der größeren Größe (35-45 nm).

5. Schlussfolgerung

ZnO-NPs (10-30 und 35-45 nm) regen die Zellen zum Alterungsprozess an. Die kleinere Größe von ZnO-NPs hat toxischere Wirkungen auf die DNA-Synthese als die größere Größe. Die stärkste -Galactosidase-Färbung wurde bei kleineren als bei größeren ZnO-NPs beobachtet. Darüber hinaus wurde eine signifikante Überexpression von alterungsbedingten Genen (NF-kB und p53) in ZnO-NPs-Zellen erworben, die mit beiden Größen behandelt wurden. Darüber hinaus wurde in den mit ZnO-NPs behandelten Zellen eine signifikante Herunterregulierung des Anti-Aging-Gens (Nanog) erworben.

Dieser Artikel ist ein Auszug aus Journal of Materials Science: Materials in Medicine (2021) 32:128https://doi.org/10.1007/s10856-021-06602-x