Stanovení cytotoxicity magnetických nanočástic Fe\dindex{3}O\dindex{4}

Bc. Lucie Kučírková

Master's thesis

Cytotoxicity assessment of magnetic nanoparticles of Fe3O4

Abstract:

Magnetické nanočástice mají obrovský potenciál využití v biomedicínských aplikacích. Se vzrůstajícím využitím nanočástic v biomedicíně se čím dál častěji objevují otázky, zda je jejich použití bezpečné pro člověka a jaké koncentrace lze ještě považovat za přípustné. Tato diplomová práce se zabývá vlivem magnetických nanočástic Fe3O4 a Fe3O4@SiO2 na viabilitu, proliferaci, buněčný cyklus a apoptózu buněk lidského adenokarcinomu plic A549 a lidských epiteliálních buněk proximálního tubulu ledvin HK-2. Pozorována byla také inkorporace magnetických nanočástic do buněk. Ke kvantifikaci cytotoxicity byly použity tři nezávislé metody, test redukce tetrazoliové soli XTT, test vylučování trypanové modře a analýza proliferace buněk v reálném čase pomocí systému xCELLigence. Následně byla u vybraných koncentrací nanočástic provedena analýza distribuce buněk v jednotlivých fázích buněčného cyklu a test indukce apoptózy. Studované magnetické nanočástice se výrazně inkorporují do buněk, snižují jejich viabilitu, proliferaci a způsobují akumulaci buněk v G1, případně i G2 fázi buněčného cyklu. Současně cytotoxické působení nanočástic není doprovázeno indukcí apoptózy. Cytotoxické působení testovaných nanočástic bylo výraznější na lidské ledvinové buňky HK-2. U obou buněčných linií lze pozorovat negativnější vliv Fe3O4@SiO2 nanočástic oproti holým Fe3O4.

Abstract:

Magnetic nanoparticles have great potential for biomedical applications. Nanoparticles are used increasingly in biomedicine, hand in hand with this comes the question if their use is safe for humans and what concentration yet is considered safe. This thesis deals with the influence of magnetic nanoparticles Fe3O4 and Fe3O4@SiO2 on viability, proliferation, cell cycle, and apoptosis of human lung adenocarcinoma (A549) and human kidney proximal tubule (HK-2) cells. The incorporation of magnetic nanoparticles into the cells was also studied. Three independent methods were used to quantify the cytotoxicity namely tetrazolium salt reduction - XTT assay, trypan blue exclusion test and analysis of cell proliferation in real time using the system xCELLigence. At selected concentration of nanoparticles, cell cycle analysis and apoptosis induction assay was performed. Magnetic nanoparticles studied during these tests significantly incorporated into the cells, decreased their viability, proliferation and caused accumulation of cells in G1 and eventually G2 phases. Simultaneously, the cytotoxic effect of nanoparticles was not accompanied by the induction of apoptosis. The cytotoxic effect of nanoparticles tested was more significant with the human kidney cells HK-2. Fe3O4@SiO2 nanoparticleswere more cytotoxic than Fe3O4 nanoparticles in both cell lines.

Keywords

magnetické nanočástice, cytotoxicita, viabilita, A549, HK-2

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 2. 6. 2015
• Supervisor: RNDr. Karel Královec, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

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