Charakterizace plicní cytotoxicity in vitro

Bc. Jana Báčová

Master's thesis

Characterization of pulmonary cytotoxicity in vitro

Anotácia:

Plicní toxicita je termín pro jakékoliv škodlivé účinky, ke kterým dochází při vstupu cizorodé látky do dýchacích cest. Nanomateriály jsou stále častěji aplikovány zejména v oblasti medicíny, energetiky, elektrotechniky, stavebnictví, životního prostředí, kosmetiky a dalších. Nanomateriály pak mohou díky své reaktivitě potenciálně vést k toxicitě v důsledku škodlivých interakcí s buňkami. Cílem této práce proto bylo optimalizovat stanovení buněčné viability a glutathionu ke studiu toxicity in vitro. Zavedené metody jsme pak dále využili při studiu případného toxického vlivu různých typů nanomateriálů oxidu křemičitého v podmínkách in vitro. K optimalizaci stanovení viability buněk, koncentrace glutathionu a testování toxicity nanomateriálů jsme použili buněčnou linii adenokarcinomu lidských plic A549. Vliv nanovláken na viabilitu buněk jsme posuzovali v závislosti na jejich koncentraci a době inkubace. Změnu životaschopnosti buněk po expozici nanovláken jsme hodnotili WST-1 testem. Fluorometrickou detekci pomocí fluorescenční sondy monochlorobiman jsme použili k detekci intracelulárního antioxidantu glutathionu. Poškození mitochondrií jsme sledovali pomocí fluorescenční sondy JC-1 za použití fluorescenční mikroskopie. Buňky A549 jsme inkubovali 0, 1, 4 a 24 hodin s nanovlákny o různé koncentraci. Z výsledků WST-1 testu vyplývá, že toxicita nanovláken stoupá s rostoucí koncentrací nanovláken a dobou inkubace. Koncentrace glutathionu se snížila nejvíce po inkubaci buněk A549 s nanovlákny o nejvyšší koncentraci. K poklesu potenciálu mitochondriální membrány také došlo v závislosti na rostoucí koncentraci nanovláken po 24 hodinách inkubace.

Abstract:

Pulmonary toxicity is the term for any adverse health effects that occur when an exogenous substance enters the respiratory tract. Nanomaterials are increasingly being applied mainly in the fields of medicine, energy, electrical engineering, construction, the environment, cosmetics and others. Nanomaterials can potentially lead to toxicity due to their reactivity and adverse interactions within cells. The aim of this work was therefore to optimize the assay of cell viability and glutathione to study in vitro toxicity. We then used the introduced methods to study the potential toxic effects of different types of silica nanomaterials under in vitro conditions. To optimize cell viability, glutathione concentration and nanomaterial toxicity testing, we used the human lung adenocarcinoma cell line A549. The influence of nanofibers on cell viability was assessed in relation to their concentration and incubation time. The change in cell viability after exposure of nanofibers was evaluated by the WST-1 test. Fluorometric detection using the monochlorobimane fluorescent probe was used to detect the intracellular glutathione antioxidant. Damage of mitochondria was monitored using a fluorescent probe JC-1 using fluorescence microscopy. Cells A549 were incubated for 0, 1, 4, and 24 hours with nanofibers at various concentrations. The results of the WST-1 test showed that the toxicity of nanofibers increases with the increasing concentration of nanofibers and the incubation time. The concentration of glutathione decreased the most after incubation of A549 cells with the highest concentration of nanofibers. The decrease in the mitochondrial membrane potential also occurred in relation on the increasing concentration of nanofibers after 24 hours of incubation.

Kľúčové slová

A549, plicní toxicita, viabilita, glutathion, mitochondriální membránový potenciál, nanomateriály, nanočástice, nanovlákna.

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 5. 2018

Zverejniť od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: doc. RNDr. Tomáš Roušar, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Master programme / odbor:
Special Chemical and Biological Programmes / Bioanalyst