Uso de magnetometría para monitorear la incorporación celular y la posterior biodegradación de nanopartículas de óxido de hierro sintetizadas químicamente

Resumen

Las nanopartículas de óxido de hierro se sintetizan a través de un procedimiento de gel sol noaqueoso y están recubiertas con moléculas cortas aniónicas o polímero. El uso de magnetometría para monitorear la incorporación y biotransformaciones de nanopartículas magnéticas dentro de células madre humanas se demuestra utilizando un magnetómetro de muestra vibratoria (VSM).

Resumen

Las nanopartículas magnéticas, hechas de óxido de hierro, presentan un interés peculiar para una amplia gama de aplicaciones biomédicas para las que a menudo se interiorizan en las células y luego se dejan dentro. Un desafío es evaluar su destino en el entorno intracelular con metodologías fiables y precisas. En este documento, introducimos el uso del magnetómetro de la muestra vibratoria (VSM) para cuantificar con precisión la integridad de las nanopartículas magnéticas dentro de las células midiendo su momento magnético. Las células madre se etiquetan por primera vez con dos tipos de nanopartículas magnéticas; las nanopartículas tienen el mismo núcleo producido a través de una síntesis rápida y eficiente de gel sol a base de microondas y difieren en su recubrimiento: la molécula de ácido cítrico comúnmente utilizada se compara con el ácido poliacrílico. La formación de esferoides celulares 3D se logra a través de la centrifugación y el momento magnético de estos esferoides se mide en diferentes momentos con el VSM. El momento obtenido es una huella digital directa de la integridad de las nanopartículas, con valores decrecientes indicativos de una degradación de las nanopartículas. Para ambas nanopartículas, el momento magnético disminuye con el tiempo de cultivo revelando su biodegradación. También se muestra un efecto protector del recubrimiento de ácido poliacrílico, en comparación con el ácido cítrico.

Introducción

Hay un mayor interés en las características magnéticas de las nanopartículas de óxido de hierro para una amplia gama de aplicaciones biomédicas. Su respuesta a la resonancia magnética los convierte en agentes de contraste fiables para la resonancia magnética (RM), una ventaja en la medicina regenerativa donde las células etiquetadas con nanopartículas magnéticas pueden ser rastreadas in vivo después de la implantación^1. Utilizando campos magnéticos, las células también se pueden guiar a distancia; de esta manera, los esferoides celulares^2,3,anillos^4,o hojas

Protocolo

1. Síntesis de nanopartículas magnéticas

1. Síntesis de núcleos – asistido por microondas
   1. Disolver 400 mg de acetiletonato de hierro (III) (>99,9%) en 10 ml de alcohol bencílico (BA, 99,8%) dentro de un vial de vidrio monowave de 30 ml.
   2. Aumente la temperatura de la suspensión de 25 a 250 °C en 20 min (a una velocidad de 11,25 °C/min) y mantenla a 250 °C durante 30 minutos utilizando un reactor microondas.
   3. Transfiera las nanopartículas resultantes suspendidas en alcohol bencílico a un vial de vidrio y separe las nanopartículas utilizando un imán de neodimio durante 30 min.
   4. Lave el precipitado en el vial de vidrio anterior....

Resultados

Utilizando la síntesis asistida por microondas, se producen y recubren nanopartículas magnéticas con un tamaño de núcleo monodisperse de 8,8 ± 2,5 nm con citrato o PAA (Figura 1A). A continuación, las células madre se incuban con estas nanopartículas dispersas en el medio de cultivo a una concentración determinada durante 30 minutos, lo que resulta en su endocitosis y confinamiento dentro de los endosomas celulares(Figura 1B). Las células madre magnéticas se sus.......

Discusión

Utilizando una síntesis rápida y eficiente a base de microondas, las nanopartículas magnéticas se pueden sintetizar fácilmente, con tamaño controlado y recubiertas aún más con moléculas dadas. Un paso crítico es abastecer la sal de hierro y el alcohol bencílico bajo vacío para mantener una pequeña dispersión en tamaño. El alcohol bencílico actúa como disolvente y ligando al mismo tiempo permitiendo obtener directamente óxido de hierro desnudo calibrado sin necesidad de ligandos adicionales. Después de la transferencia de.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
0.05% Tripsina-EDTA (1x)	Life Technologies	25300-054
Alcohol bencílico para síntesis	Sigma Aldrich	8.22259
Dexametasona	Sigma	D4902	Prepare una solución madre de 1 mM diluida en etanol al 100% y almacene a -20 grados; C
Diclorometano ≥ 99% estabilizado, GPR RECTAPUR	VWR Chemicals	23367
DMEM con Glutamax I	Life Technologies	31966-021	Sin piruvato de sodio, sin HEPES
Etanol absoluto	VWR	20821.310
Suero fetal bovino	Technologies	10270-106
Solución de formalina 10% neutro tamponado	Sigma	HT5012
Ácido clorhídrico, solución estandarizada 1.0N	Alfa Aesar	35640
acetilacetonato de hierro (III) (> 99.9%)	Sigma Aldrich	517003
ITS Premix Universal Culture Supplement (20x)	Corning	354352
Ácido L-ascórbico 2-fosfato	Sigma	A8960	Prepare una solución concentrada fresca (25 mM) diluida en agua destilada
L-Prolina	Sigma	P5607	Prepare una solución madre de 175 mM diluida en agua destilada y almacene a 4 grados; C
Célula madre mesenquimal (MSC)	Lonza	PT-2501
Frasco de vidrio monoonda	Anton Paar	82723_us
Reactor de microondas	Anton Paar	Monowave 300
MSCGM BulletKit medio	Lonza	PT-3001	Para el medio completo, agregue el BulletKit provisto (que contiene suero, glutamina y antibióticos) al medio MSCGM
PBS sin CaCl2 con o MgCl2	Life Technologies	14190-094
Penicilina (10.000U/mL)/Estreptomicina (10.000µ g/mL)	Life Technologies	15140-122
Poli(ácido acrílico, sal de sodio)	Sigma Aldrich	416010	MW = 1200 g/mol
RPMI medio 1640, sin glutamina	Life Technologies	31870-025	Sin piruvato de sodio, sin HEPES
Hidróxido de sodio, 1.0N Solución estandarizada	Alfa Aesar	35629
Solución de piruvato de sodio 100mM	Sigma	S8636
Tubo de centrífuga cónico	estéril Falcon	352097	tubos de 15 mL
Tripsina-EDTA (0,05%), rojo fenol	Thermo Fisher Scientific	25300054
Citrato trisódico	VWR	33615.268	Prepare una solución madre de 1 M diluida en agua destilada y almacene a 4 grados; C
Citrato trisódico dihidratado, certificado AR para análisis	Sigma Aldrich	10396430
Filtro ultracentrífugo	Amicon	AC S510024

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