Квантовые точки CdS, полученные путем «зеленого» синтеза: сравнительный анализ токсичности и влияния на пролиферативную и адгезионную активность клеток человека

ISSN 0564-3783

Тематика журналу
Підписка
До уваги авторів
Редколегія
Мобільна версія

In English

Export citations
UNIMARC
BibTeX
RIS

Квантовые точки CdS, полученные путем «зеленого» синтеза: сравнительный анализ токсичности и влияния на пролиферативную и адгезионную активность клеток человека

Гарманчук Л.В., Боровая М.Н., Негеля A.А., Иномистова M., Храновская Н.Н., Толстанова А.Н., Блюм Я.Б., Емец A.И.

Оригінальна работа

[Free Full Text (pdf)]

Ранее нами был разработан новый альтернативный подход для внеклеточного синтеза квантовых точек CdS с использованием биологических матриц, полученных на основе бактерии Escherichia coli, гриба Pleurotus ostreatus и растения Linaria maroccana. Полученные наночастицы обладают устойчивыми люминесцентными свойствами и имеют диапазон размеров от 2 до 10 нм в диаметре. В данной работе представлены результаты исследования цитотоксического/цитостатического воздействия, пролиферативной активности, адгезивной способности синтезированных квантовых точек CdS на клетки HeLa (рак шейки матки человека), опухолевые клетки T- и B-лимфоцитов человека, линию опухолевых клеток AGS (рак желудка) с использованием MTT-теста и проточной цитометрии. Обнаружено, что квантовые точки CdS, полученные методом «зеленого» синтеза, имеют более низкую токсичность по сравнению с неорганическим сульфидом кадмия, что делает их привлекательными в качестве нового типа нетоксичных люминесцентных зондов для биовизуализации в цитологических исследованиях. SUMMARY.

Ключові слова: квантовые точки, сульфид кадмия, цитотоксичность, опухолевые клетки, пролиферативная активность, адгезивная способность

Цитологія і генетика 2019, том 53, № 2, C. 43-55

Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины, ул. Осиповского, 2 a, Киев, 04123

Учебнонаучный центр «Институт биологии и медицины» Киевского национального университета им. Т. Шевченко, пр. академика Глушкова, 2, Киев, 03022

Национальный институт рака, ул. Ломоносова, 33/43, Киев, 03022

E-mail: liudmyla_garmanchuk ukr.net, marie0589 gmail.com, yemets.alla nas.gov.ua, nkhranovska ukr.net

Гарманчук Л.В., Боровая М.Н., Негеля A.А., Иномистова M., Храновская Н.Н., Толстанова А.Н., Блюм Я.Б., Емец A.И. Квантовые точки CdS, полученные путем «зеленого» синтеза: сравнительный анализ токсичности и влияния на пролиферативную и адгезионную активность клеток человека, Цитологія і генетика., 2019, том 53, № 2, C. 43-55.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
L. V. Garmanchuk, M. N. Borovaya, A. O. Nehelia, M. Inomistova, N. M. Khranovska, G. M. Tolstanova, Ya. B. Blume, A. I. Yemets CdS Quantum Dots Obtained by “Green” Synthesis: Comparative Analysis of Toxicity and Effects on the Proliferative and Adhesive Activity of Human Cells, Cytol Genet., 2019, vol. 53, no. 2, pp. 132–142
DOI: 10.3103/S0095452719020026

Посилання
1. Zhao, M.X. and Zeng, E.Z., Application of functional quantum dot nanoparticles as fluorescence probes in cell labeling and tumor diagnostic imaging, Nanoscale Res. Lett., 2015, vol. 10, pp. 1–9. https://doi.org/10.1186/s11671-015-0873-8

2. Rosentha, S.J., Chang, J.C., Kovtun, O., McBride, J.R., and Tomlinson, I.D., Biocompatible quantum dots for biological applications, Chem. Biol., 2011, vol. 18, no. 1, pp. 10–24. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2010.11.013

3. Medintz, I.L., Mattoussi, H., and Clapp, A.R., Potential clinical applications of quantum dots, Int. J. Nanomed., 2008, vol. 3, no. 2, pp. 151–167.

4. Hoshino, A., Fujioka, K., Oku, T., Nakamura, S., Suga, M., Yamaguchi, Y., Suzuki, K., Yasuhara, M., and Yamamoto, K., Quantum dots targeted to the assigned organelle in living cells, Microbiol. Immunol., 2004, vol. 48, no. 12, pp. 985–994.

5. Tamašauskaitė-Tamašiūnaitė, L., Grincienė, G., Šimkūnaitė-Stanynienė, B., Naruškevicius, L., Pakštas, V., Selskis, A., and Norkus, E., Preparation of CdS nanoparticles by microwave-assisted synthesis, Chemija, 2015, vol. 26, no. 3, pp. 193–197.

6. Wang, G.Z., Chen, W., Liang, C.H., Wang, Y.W., Meng, G.W., and Zhang, L.D., Preparation and characterization of CdS nanoparticles by ultrasonic irradiation, Inorg. Chem. Commun., 2001, vol. 4, no. 4, pp. 208–210.

7. Marchiol, L., Synthesis of metal nanoparticles in living plants, Ital. J. Agron., 2012, vol. 7, no. 3, pp. 274–282. https://doi.org/10.4081/ija.2012.e37

8. Borovaya, M.N., Naumenko, A.P., Matvieieva, N.A., Blume, Y.B., and Yemets, A.I., Biosynthesis of luminescent CdS quantum dots using plant hairy root culture, Nanocsale Res. Lett., 2014, vol. 9, pp. 1–7. https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-686

9. Borovaya, M.N., Naumenko, A.P., Yemets, A.I., and Blume, Y.B., Stability of the CdS quantum dots, synthesized by the bacteria Escherichia coli, Rep. Natl. Acad. Sci. Ukraine, 2014, vol. 7, pp. 145–151.

10. Borovaya, M.N., Naumenko, A.P., Pirko, Y.V., Krupodorova, T.A., Yemets, A.I., and Blume, Y.B., Production of CdS quantum dots with the use of the fungus Pleurotus ostreatus, Rep. Natl. Acad. Sci. Ukraine, 2014, vol. 2, pp. 153–159.

11. Borovaya, M., Pirko, Y., Krupodorova, T., Naumenko, A., Blume, Y., and Yemets, A., Biosynthesis of cadmium sulphide quantum dots by using Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm, Biotechnol. Biotechn. Equipm., 2015, vol. 29, no. 6, pp. 1156–1163. https://doi.org/10.1080/13102818.2015.1064264

12. Borovaya, M.N., Burlaka, O.M., Naumenko, A.P., Blume, Ya.B., and Yemets, A.I., Extracellular synthesis of luminescent CdS quantum dots using plant cell culture, Nanoscale Res. Lett., 2016, vol. 11, no. 1, pp. 1–8. https://doi.org/10.1186/s11671-016-1314-z

13. Mosmann, T., Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxic assays, J. Immun. Meth., vol. 65, nos. 1–2, pp. 55–63.

14. McDonald, J.H., Handbook of Biological Statistics, Baltimore, Maryland: Sparky House Publishing, 2008.

15. Kong, B., Seog, J.H., Graham, L.M., and Lee, S.B., Experimental considerations on the cytotoxicity of nanoparticles, Nanomedicine, 2011, vol. 6, pp. 929–941. https://doi.org/10.2217/nnm.11.77

16. Bendas, G. and Borsig, L., Cancer cell adhesion and metastasis: selectins, integrins, and the inhibitory potential of heparins, Int. J. Cell Biol., 2012, vol. 2012, p. 10. https://doi.org/10.1155/2012/676731

17. Goo, S., Choi, Y.J., Lee, Y., Lee, S., and Chung, H.W., Selective effects of curcumin on CdSe/ZnS quantum-dot-induced phototoxicity using UVA irradiation in normal human lymphocytes and leukemia cells, Toxicol. Res., 2013, vol. 29, no. 1, pp. 35–42. https://doi.org/10.5487/TR.2013.29.1.035

18. Ober-Blobaum, J.L., Engelhardt, G., Hebel, S., Rink, L., and Haase, H., Cadmium ions promote monocytic differentiation of humanleukemia HL-60 cells treated with 1a,25-dihydroxyvitamin D3, Biol. Chem., 2010, vol. 391, no. 11, pp. 1295–303. https://doi.org/10.1515/BC.2010.135

19. Zhou, J., Yang, Y., and Zhang, C., Toward biocompatible semiconductor quantum dots: from biosynthesis and bioconjugation to biomedical application, Chem. Rev., 2015, vol. 115, no. 21, pp. 11669–11717. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00049

20. Katsumiti, A., Gilliland, D., Arostegui, I., and Cajaraville, M.P., Cytotoxicity and cellular mechanisms involved in the toxicity of CdS quantum dots in hemocytes and gill cells of the mussel Mytilus galloprovincialis, Aquat. Toxicol., 2014, vol. 153, pp. 39–52. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2014.02.003

21. Munari, M., Sturve, J., Frenzilli, G., Sandersd, M.B., Brunelli, A., Marcomini, A., Nigroc, M., and Lyons, B.P., Genotoxic effects of CdS quantum dots and Ag2S nanoparticles in fish cell lines (RTG-2), Mutat. Res. Gen. Toxicol. Environ. Mutagen., 2014, vols., 775–776, pp. 89–93. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2014.09.003

22. Cho, S.J., Maysinger, D., Jain, M., Roder, B., Hackbarth, S., and Winnik, F.M., Long-term exposure to CdTe quantum dots causes functional impairments in live cells, Langmuir, 2007, vol. 23, no. 4, pp. 1974–1980. https://doi.org/10.1021/la060093j

23. Li, K.G., Chen, J.T., Bai, S.S., Wen, X., Song, S.Y., Yu, Q., Li, J., and Wang, Y.Q., Intracellular oxidative stress and cadmium ions release induce cytotoxicity of unmodifiedcadmium sulphide quantum dots, Toxicol. In Vitro, 2009, vol. 23, no. 6, pp. 1007–1013. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2009.06.020

24. Hossain, Sk.T. and Mukherjee, S.K., Toxicity of cadmium sulfide (CdS) nanoparticles against Escherichia coli and HeLa cells, J. Hazard. Mater., 2013, vol. 260, pp. 1073–1082. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.07.005

25. Galeone, A., Vecchio, G., Malvindi, M.A., Brunetti, V., Cingolani, R., and Pompa, P.P., In vivo assessment of CdSe-ZnS quantum dots: coating dependent bioaccumulation and genotoxicity, Nanoscale, 2012, vol. 4, no. 2, pp. 6401–6407. https://doi.org/10.1039/c2nr31826a

26. Protsenko, O.V., Dudka, O.A., Kozeretskaya, I.A., Inomystova, M.V., Borovaya, M.N., Pirko, Ya.V., Tolstanova, A.N., Ostapchenko, L.I., and Yemets, A.I., Estimation of toxicity and genotoxicity of CdS quantum dots synthesized with the help of biological matrices, Proc. Natl. Acad. Sci. Ukraine, 2016, vol. 4, pp. 111–117.

27. Borovaya, M.N., Burlaka, O.M., Yemets, A.I., and Blume, Ya.B., Biosynthesis of Quantum Dots and Their Potential Applications in Biology and Biomedicine, Springer International Publishing Switzerland, 2015, vol. 167, no. 24, pp. 339–362. https://doi.org/10.1007/978-3-319-18543-9_24

Coded & Designed by Volodymyr Duplij

Modified 05.06.23