نانوذرات اکسید روی فرآیند پیری را به روشی وابسته به اندازه ارتقا می‌دهند

لطفا تماس بگیریدoscar.xiao@wecistanche.comبرای اطلاعات بیشتر

خلاصه

نانوذرات اکسید روی (ZnO) (NPs) عموماً در محصولات آرایشی و بهداشتی، سوله‌ها، حسگرهای زیستی و تحویل داروها استفاده می‌شوند. همانند سیستم های ایده آل in vitro، سلول های بنیادی مزانشیمی (MSCs) برای آزمایش سمیت حاد استفاده می شوند. در مطالعه حاضر، اثرات سمیت سلولی وابسته به اندازه نانوذرات اکسید روی روی سلول های بنیادی مزانشیمی مورد ارزیابی قرار گرفت. سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان و چربی با نانوذرات اکسید روی با اندازه های متوسط ​​10-30 و 35-45 نانومتر تحت درمان قرار گرفتند. غلظت‌های 5 و 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر از NP اکسید روی به ترتیب غلظت‌های ایمن برای اندازه‌های NP 10-30 و 35-45 نانومتر بودند.مزایای سیستانچتجزیه و تحلیل چرخه سلولی نشان داد که اندازه کوچک نانوذرات اکسید روی در مقایسه با اندازه بزرگتر، اثرات منفی بیشتری بر روند ورود سلول به سنتز DNA دارد. نتایج آزمایش -گالاکتوزیداز نشان دهنده ارتقای Forocess پیری در سلول های تیمار شده با اندازه کوچکتر نانوذرات اکسید روی بود. مشخص شد که هر دو اندازه NP ژن‌های NF-kB و p53 مرتبط با پیری را تنظیم می‌کنند و ژن ضد پیری Nanog را کاهش می‌دهند. به طور خلاصه، اندازه کوچکتر نانوذرات اکسید روی می تواند روند پیری در سلول ها را افزایش دهد.

لطفا برای دانستن بیشتر اینجا را کلیک کنید

1. مقدمه

در دهه اخیر، صنعت نانوتکنولوژی باید به سرعت در سراسر جهان توسعه یابد. نانوذرات اکسید روی (ZnO) (NPs) عموماً در محصولات مراقبت از زیبایی، سایبان‌ها، حسگرهای زیستی، دارورسانی، تصویربرداری زیستی و به‌عنوان عوامل ضد قارچی و ضد باکتریایی [1-5] استفاده می‌شوند. نانوساختارهای ZnO دارای چند ویژگی عالی و همچنین پایداری ترکیبی، محدوده سطح ویژه بزرگ، برجستگی‌های متناظر الکترونی بالا و فعالیت الکترو ترکیبی هستند [6]. نانوذرات ZnO در بیشتر موارد به عنوان یک ماده افزوده شده پراکنده کننده اشعه ماوراء بنفش در محصولات آرایشی و بهداشتی مانند کرم های ضد آفتاب، خمیر دندان و محصولات مجلل استفاده می شوند [7، 8]. با استفاده گسترده از مواد نانوساختار برای اقلام تجاری، ایمنی زیستی این مواد برای کشف اثرات طبیعی و سمی تظاهر نابجا و فوری این مواد مورد توجه قرار گرفته است [9]. نانومواد مانند ZnO به دلیل گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) و یون‌های فلزی نامحلول، اثرات سمی بر سلول‌ها دارند [10،11].کلسترول سیستانچاز آنجایی که سمیت نانوذرات ZnO در آب فوق خالص بیشتر از سالین بافر فسفات (PBS) در محیط های آبی مختلف است، سمیت نانوذرات روی بیشتر در راستای یون های روی آزاد است [12]. در حالی که کمپلکس NP روی با محیط باعث سمیت کمتری می‌شود، غلظت یون‌های Zn2 بعلاوه تا حد زیادی کاهش می‌یابد. Zn2 به علاوه نانوذرات ZnO نامحلول تولید شده باعث نکروز و التهاب می شود [13]. ROS بین سلولی که توسط نانوذرات اکسید روی ایجاد می شود، باعث مرگ سلولی و اختلال در عملکرد فسفوریلاسیون اکسیداتیو میتوکندری می شود [10].

سیستانچ می تواند ضد پیری باشد

چندین آزمایش in vivo اثرات مضر نانوذرات روی را بر اشکال مختلف زندگی مانند مگس سرکه [14]، ماهی [15]، دوپایان [16]، موش [17]، موش [18] و باکتری ها [19] نشان داده اند. همچنین گزارش شده است که نانوذرات روی در شرایط آزمایشگاهی سمیت دارند [20-22]. علیرغم بسیاری از سمیت های پنهان مرتبط با نانوذرات اکسید روی، آنها به طور گسترده برای کاربردهای مختلف زیست پزشکی و اهداف دارویی استفاده می شوند [23]. از این رو، تحقیقات بیشتری برای ارزیابی تأثیر سمی این ترکیب بر روی سلول ها مورد نیاز است. در تحقیقات سم شناسی، سلول های بنیادی مزانشیمی به عنوان یک مدل سازی ایده آل in vivo استفاده می شود [24]. جداسازی و گسترش سلول های بنیادی مزانشیمی در کشت آسان است و تمایز آنها از طریق تحریک مناسب انجام می شود. سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان (BMSCs) نسبت به تست های سمیت سلولی داروهای سرطان و برخی دیگر از داروهای سیتوتوکسیک حساسیت نشان می دهند [25]. علاوه بر این، سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی (AMSCs) برای ارزیابی ایمنی دارو و کشف داروها استفاده می‌شوند [26]. بنابراین، در این مطالعه، ما فرض کردیم که AMSCs و BMSCs مورد هدف نانوذرات ZnO ممکن است برای در نظر گرفتن خطرات بالقوه در توسعه پیری مناسب باشند. برای ارزیابی سمیت سلولی، سنجش بیان ژن، عاملی که در فرآیندهای سمی اولیه نقش دارد، بسیار مهم است [26]. بنابراین، به عنوان یک نشانگر سلول بنیادی خاص، از ژن Nanog در تحقیق حاضر برای پیش‌بینی سمیت استفاده شد. Nanog دو عملکرد در تمایز سلول های بنیادی و خود نوسازی دارد [27]. علاوه بر این، ژن Nanog با کاهش بیان ژن p27KIPI، سرکوب پیری را تحریک می کند [28].عوارض جانبی cistanche deserticolaدر پاسخ کلاسیک به سمیت ژنی، برای محدود کردن تکثیر سلولی، p53 در ژنوم های خراب باعث توقف چرخه سلولی و مرگ سلولی می شود. تحقیقات متعدد نقش چارچوب NF-kB را در فعال کردن تغییرات محرک در بافت‌ها در طول پیری برجسته کرده‌اند [29]. بنابراین، در مطالعه حاضر، سنجش چرخه سلولی، سنجش درجا گالاکتوزیداز و سطوح mRNA ژن‌های NF-kB، p53 و Nanog در نظر گرفته شد.

2 مواد و روش ها

2.1 خواص و خصوصیات نانوذرات

دو اندازه مختلف از نانوذرات اکسید روی (سیگما آلدریچ، ایالات متحده آمریکا) با اطلاعات زیر خریداری شد: یکی با اندازه متوسط ​​10-30 نانومتر، به اضافه خلوص ۹۹ درصد، چگالی 606/5 گرم بر سانتی‌متر مربع و حدود 20-60 متر مربع گرم مساحت سطح، و دیگری با اندازه متوسط ​​35-45 نانومتر، ＋99 درصد خلوص، 606/5 گرم بر سانتی‌متر مکعب و حدود 65 متر بر گرم مساحت سطح (شکل 1). سپس، ذخیره‌ای از 100 میکروگرم در میلی‌لیتر از سوسپانسیون NPs ZnO در 1 میلی‌لیتر PBS با استفاده از فراصوت به مدت 3 دقیقه تهیه شد.

2.2 جداسازی سلول های بنیادی مزانشیمی

BMSCها از موش‌های صحرایی نر {{0}}هفته‌ای (200-250 گرم) انتخاب شدند. اپی فیزها برداشته شدند، به حفره های مغز استخوان دسترسی پیدا کردند، و پلاگ های کل مغز استخوان (BM) از استخوان های تیبیا و استخوان ران توسط یک سرنگ 10 میلی لیتری حاوی محیط عقاب اصلاح شده Dulbecco (DMEM) (Laboratories Inc., MA, USA) به اضافه 10 سرخ شد. درصد سرم جنین گاوی (FBS). نمونه‌های BM جمع‌آوری شد و دقیقاً توسط سوزن‌های میل پی در پی گیج 18 و 20 که به سرنگ 10 میلی‌لیتری مشابه اضافه شده بود، ناراحت شدند. سپس سوسپانسیون سلولی به مدت 5 دقیقه در 1000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. پس از پلت کردن سلول ها، مجدداً در محیط با 10 درصد FBS معلق شدند. برای نمایش شمارش سلولی، 4 درصد اسید استیک با مقدار کمی از سوسپانسیون مخلوط شد تا گلبول های قرمز خون لیز شود. شمارش سلول ها با هموسیتومتر انجام شد. متعاقباً، سلول‌های 10×5 در یک ظرف کشت 100 میلی‌متری قرار گرفتند، در 5 درصد CO2 در دمای 37 درجه نگهداری شدند و هر {18}} روز با محیط تازه تغییر کردند [30]. با استفاده از کلاژناز نوع I (0.15 درصد وزن به حجم) به مدت 1 ساعت در دمای 37 درجه، بافت چربی به صورت آنزیمی جدا شد. برای حذف ذرات جدا نشده، سوسپانسیون با یک فیلتر um 70- فیلتر شد. سپس، DMEM با 10 درصد (v/v)FBS اضافه شد و در 700×g به مدت 5 دقیقه سانتریفیوژ شد. در نهایت، گلوله سلول در DMEM با 1 درصد (v/v) پنی سیلین/استرپتومایسین و 10 درصد (v/v)FBS مجدداً معلق شد [31].

2.3 کشت سلولی

سلول‌های AMSC و BMSC در DMEM (Laboratories Inc., MA, USA) با 1 درصد آنتی‌بیوتیک و 10 درصد FBS در شرایط کشت استاندارد (در دمای 37 درجه، در 5 درصد CO2 و 95 درصد رطوبت) کشت داده شدند[32].

2.4 خصوصیات نشانگرهای سطح BMSCs و AMSCS

BMSCها و AMSCها به مدت 5 دقیقه در دمای 37 درجه برداشت شدند، با سانتریفیوژ 200 × گرم به مدت 5 دقیقه پوشش داده شدند و با PBS سرد شستشو داده شدند. سپس، 5 میکرولیتر آنتی‌بادی‌های کونژوگه فلورسئین ایزوتیوسیانات (FITC) شامل CD{6}}PE، CD{7}FITC، CD{8}FITC و CD{9}}FITC (Thermo Fisher) Scientific، آلمان)، به BMSCها و AMSCها اضافه شد و سپس در دمای اتاق (RT) و یک مکان تاریک به مدت 20 دقیقه نگهداری شد. نمونه ها با فلوسایتومتر (BD FACS Caliber؛ San Jose، CA، USA) ارزیابی شدند [33، 34].

2.5 سمیت سلولی در شرایط آزمایشگاهی

برای آزمایش سمیت سلولی NPS، BMSCها و AMSCها در {{0}}صفحه چاهی در محل تلاقی 70-80 درصد کشت داده شدند، همه ذرات در DMEM کامل (10 درصد NPs رقیق شده با 90 درصد) معلق شدند. DMEM حاوی PBS) [35]. سونیکاسیون حمام دو بار، هر بار به مدت 5 دقیقه، انجام شد تا غلظت نهایی نانوذرات اکسید روی مخلوط شود. بنابراین، BMSCها و AMSCها با غلظت‌های مختلف (0،3،5،10،25، و 50ug/ml) نانوذرات اکسید روی به مدت 24، 48 و 72 ساعت تیمار شدند. سپس، از روش MTT برای آزمایش زنده ماندن سلول های تیمار شده استفاده شد.دوز cistanche redditتهیه محلول استوک MTT ((3-(4،5-دیمینیش اتیل تیازول-2-یل)- 2،5-دی فنیل تترازولیوم بروماید) با افزودن 1 میلی لیتر PBS انجام شد. به مقدار 5 میلی گرم MTT (سیگما، ایالات متحده آمریکا) در یک مکان تاریک سپس 20 لیتر از محلول استوک با تمام چاهک های تجربی (سلول های شاهد و نانوذرات اکسید روی تیمار شده با غلظت های مختلف) مخلوط شد، به مدت 10 دقیقه ویبره شد و در دمای 37 درجه به مدت 3 ساعت انکوبه شد. در نهایت، نمونه‌ها از انکوباتور خارج شدند و با DMSO مخلوط شدند که در این مرحله رنگ بنفش قابل‌توجهی بود، آن‌ها روی پیپت‌سازی توسعه داده شدند و بلافاصله در حضور UV در طول موج 570 نانومتر خوانده شدند.

2.6 سنجش چرخه سلولی

BMSCها و AMSCها در صفحات مختلف 6-چاه کاشته شدند. در حالی که تلاقی سلولی 70 درصد مشاهده شد، غلظت نانوذرات اکسید روی ایمن (به ترتیب 5 و 10 میکروگرم در میلی لیتر در اندازه های کوچکتر و بزرگتر نانوذرات روی به دست آمد) برای سنجش MTT روی سلول ها تیمار و به مدت 72 ساعت در دمای 37 درجه (5 درصد) انکوبه شدند. CO2). محیط ها پس از 72 ساعت از دیسک کانفوکال خارج شدند و دو بار با PBS شسته و سانتریفیوژ شدند. سلول ها با استفاده از اتانول (70 درصد) در دمای 4 درجه به مدت 2 روز تثبیت شدند. سپس سلول های انکوبه شده مجدداً با PBS شسته شده و کمی تکان داده شدند و به دنبال آن محیط به طور کامل از دیسک کانفوکال خارج شد. سپس 10 ul RNase اضافه شد و به مدت 45 دقیقه انکوبه شد. برای رنگ‌آمیزی، سلول‌ها با محلول یدید پروپیدیوم 10 لیتری (سیگما، ایالات متحده آمریکا) معلق شدند. یک فلوسایتومتر برای ارزیابی DNA سلول ها مورد استفاده قرار گرفت [36].

2.7 سنجش درجا گالاکتوزیداز برای پیری سلولی

فعالیت گالاکتوزیداز مرتبط با پیری (SA-gal)، به عنوان یک بیومارکر رایج برای سنجش پیری در سلول‌ها، با کیت رنگ‌آمیزی SA{3}gal (Thermo Fisher Scientific، آلمان) مانند مطالعات قبلی مورد ارزیابی قرار گرفت. [37]. سلول ها در 24-صفحه های چاهی کاشته شدند و با دو اندازه مختلف نانوذرات اکسید روی با غلظت های ایمن تیمار شدند. سپس در PBS شسته شدند، در مخلوط فیکساتور G/F (20 درصد گلوتارآلدئید - 37 درصد فرمالدید) ثابت شدند و در RT به مدت 3-5 دقیقه انکوبه شدند. سپس سلول‌ها در محلول رنگ‌آمیزی تازه (10 میلی‌لیتر سدیم سیترات به اضافه 250 میکرولیتر فریسیانید پتاسیم - فروسیانید پتاسیم 250 میلی‌لیتر - MgCl 100 - 250 مولتر NaCl - 200 میلی‌لیتر NaCl. 200 میلی‌لیتر NaCl. رنگ سبز با استفاده از میکروسکوپ نوری معکوس مشاهده شد.

2.8 زمان واقعی PCR

سلول‌های BMSC و AMSC با دو اندازه مختلف نانوذرات اکسید روی به ترتیب در غلظت‌های بهینه 5 و 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر تیمار شدند. آنها پس از 48 ساعت برداشت شدند و یک کیت استخراج RNA (Bio Basic INC) برای استخراج RNA کل استفاده شد. اولین رشته cDNA با رونویسی معکوس با استفاده از کیت SYBR Green qPCR MasterMix 2X، درجه SYBR Premix Ex TaqIM (TaKaRa، ژاپن) سنتز شد. سپس کیفیت و کمیت cDNA سنتز شده توسط اسپکتروفتومتر NanoDrop ND{4}} (Thermo Scientific، آلمان) مورد ارزیابی قرار گرفت.فواید عصاره سیستانچسپس 2 ul از cDNA برای تکثیر ژن هدف استفاده شد. پرایمرهای اختصاصی توسط نرم افزار Primer 3 طراحی و برای تقویت بیان ژن های p53، NF-kB و Nanog (General Biotech، کره) استفاده شد. توالی پرایمرها در جدول 1 ارائه شده است.

سطح بیان به سطح بیان ژن GAPDH به عنوان یک ژن خانه دار نرمال شد. برای انجام Real-time PCR، سیکل اول در دمای 95 درجه برای 3 دقیقه و 40 سیکل در دمای 95 درجه برای دهه 20، در 60 درجه برای 20 ثانیه و در 72 درجه برای 30 ثانیه استفاده شد.

2.9 تجزیه و تحلیل آماری

همه آزمون ها در سه تکرار انجام شد و نتایج به صورت میانگین ± انحراف استاندارد (SD) نمایش داده شد. داده ها به نرم افزار SPSS (IBM Corp. NY, USA) وارد شده و با استفاده از آنالیز واریانس دو طرفه (ANOVA) تجزیه و تحلیل شدند.

3 نتیجه

3.1 تجزیه و تحلیل فلوسیتومتری سلول های بنیادی مزانشیمی

سلول های بنیادی مزانشیمی موش صحرایی از دو مبدا شامل بافت چربی و BM جدا شدند. نشانگرهای CD سطح سلول های بنیادی مزانشیمی بررسی شد و اکثر AMSC ها یا BMSC ها (98.18 و 99.62 درصد) برای CD9{13}} به عنوان یک نشانگر سطح مثبت در MSCها یافت شدند (شکل 2A, B). علاوه بر این، 94.80 و 99.76 درصد از CD73 در AMSCها یا BMSCها به ترتیب قطعا رنگ آمیزی شدند (شکل 2A، B). علاوه بر این، درصد ناچیزی از BMSCها یا AMSCها بیان CD45 ({18}}.18 یا 0.56 درصد) و CD34 (0.71 یا 12.65 درصد) را به ترتیب در AMSCs یا BMSCs نشان دادند که نشانگر دودمان خونساز هستند (شکل .2A، B). این پروفایل‌های مولکولی خواص فوق‌العاده BMSCs و AMSCs را نشان می‌دهند. علاوه بر این، آنها حذف با کیفیت سلول های خونساز و جداسازی سلول های بنیادی مزانشیمی از بافت چربی و BM در طول جداسازی سلول های استرومایی را تایید می کنند.

3.2 سمیت سلولی در شرایط آزمایشگاهی

تست سمیت سلولی رنگ سنجی مبتنی بر MTT برای بررسی زنده ماندن BMSCها یا AMSCها پس از تیمارهای آنها با 10-30 و 35-45 نانومتر نانوذرات اکسید روی به مدت 1،2 و 3 روز استفاده شد (شکل 3). با توجه به داده های نشان داده شده در شکل 2، اثرات دو اندازه مختلف نانوذرات اکسید روی روی BMSCها یا AMSCها به دوز و زمان بستگی دارد. در دوزهای 5 و 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر، نانوذرات ZnO 10-30 و 35-45 نانومتر به ترتیب زنده ماندن خوبی را برای AMSCها و BMSCها نشان دادند (شکل 3). علاوه بر این، زنده ماندن سلول‌های AMSC و BMSC با 35-45 نانومتر نانوذرات اکسید روی به روشی وابسته به دوز و زمان در غلظت‌های مشابه کاهش یافت (شکل 3).

3.3 سنجش چرخه سلولی

اثرات نانوذرات اکسید روی بر روی توزیع چرخه سلولی BMSCs و AMSCs با استفاده از رنگ‌آمیزی یدید پروپیدیوم مورد مطالعه قرار گرفت و با فلوسایتومتری اندازه‌گیری شد. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، AMSCها و BMSCها با 10-30nm نانوذرات ZnO درمان شده اند.

نشان داد که نسبت سلول های وارد شده به فاز GO/Gl (82.2 و 82.{8}}1 درصد) نسبت به گروه کنترل (81.92 و 78.76 درصد به ترتیب) افزایش یافته است. هنگامی که سیگنال‌های محرک تکثیر آپوپتوز را تجربه می‌کنند یا گم می‌شوند، سلول‌ها تمایل به افزایش G0/G1 دارند [38].

علاوه بر این، در AMSCها و BMSCها تحت تیمار با 10-30 نانومتر نانوذرات اکسید روی، فاز G2/M نسبت به گروه کنترل (10.04 و 13.47 درصد) کاهش یافت (7.38 و 9.98 درصد) که نشان می‌دهد سلول‌ها در زمان متوقف شدند. چرخه سلولی S و فازهای G2/M و به طور فعال تکثیر نمی شدند (شکل 4). با این حال، تجزیه و تحلیل چرخه سلولی 35-45 نانومتر نانوذرات ZnO نشان داد افزایش تجمع سلول‌های فاز G2/M در سلول‌های AMSC و BMSCs (به ترتیب 14.19 و 16.18 درصد) در مقایسه با گروه کنترل G2/M (10.04 و 13.47). درصد)، نشان دهنده تاخیر در فرآیند چرخه سلولی است (شکل 4). هنگامی که DNA آسیب می بیند، نقطه بازرسی G2 از میتوز سلول ها جلوگیری می کند و تکثیر ژنوم های بدون خطا را برای هر سلول دختر تضمین می کند.

3.4 سنجش درجا گالاکتوزیداز

فعالیت آنزیم بتا-گالاکتوزیداز در این کار برای بررسی اثر 10-30 و 35-45 نانومتر نانوذرات ZnO بر پیری BMSCها و AMSCها استفاده شد. نتایج ما نشان داد که نواحی سلولی با رنگ‌آمیزی سبز مثبت در گروه تیمار شده با ZnO NP در هر دو نوع سلول‌های بنیادی موش در مقایسه با گروه کنترل بیشتر مشاهده شد (شکل 5A, B).

در سلول های نرمال، اسید لیزوزوم-گالاکتوزیدازها تولید و در لیزوزوم جمع آوری شد، همانطور که در گروه های کنترل مشاهده شد. اما در سلول‌های پیر، لیزوزوم افزایش یافت و سطح بالایی از -گالاکتوزیداز تولید کرد که به نام گالاکتوزیداز مرتبط با پیری (SA{4}}gal) نامیده می‌شود، همانطور که در سلول‌های تیمار شده با نانوذرات ZnO شناسایی شد (شکل 5). سلول های مثبت SA-gal تحت میکروسکوپ میدان روشن به رنگ سبز آبی رنگ آمیزی شدند. هر دو سلول تیمار شده در مقایسه با گروه کنترل مثبت بودند. بالاترین رنگ سبز آبی در AMSCها با 10-30nm نانوذرات ZnO بدست آمد (شکل 5A).

3.5 PCR زمان واقعی

بیان نسبی ژن‌های NF-kB، P53 و Nanog نسبت به GAPDH به‌عنوان یک ژن خانه‌دار بر روی BMSCs و AMSCs که در معرض 5 و 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر نانوذرات اکسید روی در 10-30 و 35-45 قرار گرفتند، ارزیابی شد. اندازه های نانومتری، به ترتیب، بعد از 48 ساعت. نتایج بیان ژن‌های Nanog در سلول‌های تیمار شده با نانوذرات اکسید روی 10-30 و 35-45 نانومتر بطور معنی‌داری نشان داد (P<0.01)lower regulation="" in="" the="" amscs="" (fig.6a)="" and="" bmscs="" in="" comparison="" with="" the="" control="" group="" (fig.="">

سلول‌های تیمار شده با 10-30nm نانوذرات ZnO بیان کمتری از ژن Nanog را در مقایسه با سلول‌های تیمار شده با

4. بحث

این مطالعه اثرات سمی دو اندازه نانوذرات ZnO را بر روی BMSCها و AMSCها ارزیابی کرد؛10-30nm به عنوان اندازه کوچکتر و 35-45nm به عنوان اندازه بزرگتر. نتایج نشان داد که اندازه کوچکتر نانوذرات ZnO اثر سمی بیشتری نسبت به اندازه بزرگتر آن دارد. منطقه سطح و اندازه ذرات نانوذرات از نظر سم شناسی کیفیت مواد قابل توجهی هستند. همانطور که اندازه ذرات کاهش می یابد، ناحیه سطح آن بالا می رود و اجازه می دهد تا میزان بیشتری از ذرات یا اتم های آن به طور سطحی در مقابل قسمت داخلی ماده نشان داده شوند [39].

نانومواد کوچکتر از 50 نانومتر به دلیل اندازه کوچک، منطقه سطح بالا، هزینه کم، واکنش پذیری بهبود یافته و ورود آسان به تقسیم کننده های سلولی، خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی را نشان می دهند [40-42]. با توجه به نتایج آزمون MTT ما، غلظت بهینه و ایمن نانوذرات اکسید روی در اندازه‌های کوچکتر و بزرگ‌تر مورد مطالعه به ترتیب 5 و 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر در مقایسه با گروه‌های کنترل بود. تجزیه و تحلیل چرخه سلولی ما نشان داد که غلظت‌های ایمن نانوذرات اکسید روی با اندازه 10-30 نانومتر با کاهش تعداد سلول‌ها در فازهای S و GO/G1، اثرات سمی روی سلول‌های AMSC دارند که نشان‌دهنده توقف فرآیند چرخه سلولی و از دست دادن آن است. از سیگنال های تکثیر درایو نانوذرات ZnO در اندازه 35-45 نانومتر سلول‌ها را در فازهای G2/M و S کاهش دادند و در نتیجه فرآیند چرخه سلولی را به تأخیر انداختند.

نتایج مطالعه ما با نتایج مطالعات دیگر مطابقت دارد که نشان داده اند NPs ممکن است با آسیب رساندن به DNA یا اندامک ها منجر به مرگ سلول شود [43، 44]. اگرچه گزارش‌های سم‌شناسی محدودی از تأثیر NPs ZnO وجود دارد، اما گزارش‌های کمی در مورد اثرات سیتوتوکسیک ZnO NP در شرایط آزمایشگاهی وجود دارد [45-47]. یک مطالعه نشان داد که استرس اکسیداتیو در سلول‌های TR146 با غلظت 10 میکروگرم در میلی‌لیتر نانوذرات اکسید روی [48] و در سلول‌های SH-SY5Y با غلظت 15 میکروگرم در میلی‌لیتر [49] فعال شد. یک سیتوکین پیش التهابی که در سلول‌های THP{11}} با 17.69 میکروگرم در میلی‌لیتر نانوذرات اکسید روی 【20】 آزاد می‌شود. آسیب DNA همچنین در غلظت 6.4 ug/ml نانوذرات ZnO در سلول‌های سرطان کولون انسان [50] و در غلظت 12.5 ug/ml در سلول‌های اپیتلیال کلیه‌های موش صحرایی ایجاد شد [51]. تماس با نانومواد اجتناب ناپذیر است زیرا آنها در حال تبدیل شدن به بخشی از زندگی روزمره ما هستند. بر این اساس، سمیت تحقیقات نانومواد در نظر گرفته شده است [52]. شکل 9 برهمکنش نانوذرات اکسید روی در سلول پستانداران را نشان می دهد. تعیین سلول های پیر نشان دهنده افزایش سطح فعالیت لیزوزومی-گالاکتوزیداز [53] بود. نتایج آزمایش SA{25}}گال ما نشان داد که نانوذرات ZnO در هر دو اندازه کوچکتر و بزرگتر (10-30 و 35-45 نانومتر) سلول ها را برای تولید لیزوزوم تحریک می کنند. با این حال، در مقایسه با گروه کنترل، یک رنگ آبی-سبز بالا توسط سطوح لیزوزومی بالا در سلول‌هایی که در معرض 10-30 نانومتر نانوذرات ZnO بودند، القا شد.

P53 به عنوان یک کیفیت عالی طول عمر از فعالیت قوی خفه کننده تومور و یک کنترل کننده پیری عمل می کند [54]. p53 احتمالاً به دلیل تأثیر مضاعف بر پیری می تواند استرس اکسیداتیو را کاهش داده و افزایش دهد. نتایج PCR بلادرنگ ما نشان داد که بیان ژن‌های p53 و NF-kB به طور قابل‌توجهی در سلول‌هایی که در معرض هر دو اندازه نانوذرات ZnO قرار دارند، افزایش یافته است. با این حال، بیشترین بیان بیش از حد این ژن ها در سلول های تیمار شده با اندازه کوچکتر (10-30) نانومتر نانوذرات شناسایی شد. علاوه بر این، سطح mRNA ژن Nanog یک ژن ضد پیری در نظر گرفته شد. برای ژن Nanog، نتایج مطالعه ما کاهش قابل توجهی را در هر دو اندازه مورد مطالعه نانوذرات اکسید روی در هر دو سلول تیمار شده نشان داد. با این حال، کمترین کاهش در اندازه 10-30nm نشان داد که نانوذرات ZnO می‌توانند در اندازه‌های کوچک‌تر سمی‌تر از اندازه بزرگتر (35-45 نانومتر) باشند.

5 نتیجه گیری

نانوذرات اکسید روی (10-30 و 35-45 نانومتر) سلول‌ها را به فرآیند پیری سوق می‌دهند. اندازه کوچکتر نانوذرات ZnO اثرات سمی بیشتری بر سنتز DNA نسبت به اندازه بزرگتر دارد. بالاترین رنگ آمیزی گالاکتوزیداز در اندازه کوچکتر از اندازه بزرگتر نانوذرات اکسید روی مشاهده شد. علاوه بر این، بیان بیش از حد قابل‌توجهی از ژن‌های مرتبط با پیری (NF-kB و p53) در سلول‌های NPs ZnO تحت درمان با هر دو اندازه به دست آمد. علاوه بر این، کاهش قابل توجهی از ژن مرتبط با پیری (Nanog) در سلول‌های تیمار شده با نانوذرات اکسید روی به دست آمد.

این مقاله از Journal of Materials Science: Materials in Medicine (2021) 32:128https://doi.org/10.1007/s10856-021-06602-x استخراج شده است.