Le nanoparticelle di ossido di ferro sono sintetizzati tramite una procedura sol gel non acquosa e rivestiti con molecole corte anioniche o polimeri. L'uso della magnetometria per monitorare l'incorporazione e le biotrasformazioni di nanoparticelle magnetiche all'interno delle cellule staminali umane è dimostrato utilizzando un magnetometro a campione vibrante (VSM).
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Articolo metodologico
Utilizzo della magnetometria per monitorare l'incorporazione cellulare e la successiva biodegradazione delle nanoparticelle di ossido di ferro sintetizzate chimicamente
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le nanoparticelle magnetiche, fatte di ossido di ferro, presentano un interesse particolare per una vasta gamma di applicazioni biomediche per le quali sono spesso interiorizzate nelle cellule e poi lasciate all'interno. Una sfida è valutare il loro destino nell'ambiente intracellulare con metodologie affidabili e precise. Qui, introduciamo l'uso del magnetometro a campione vibrante (VSM) per quantificare con precisione l'integrità delle nanoparticelle magnetiche all'interno delle cellule misurando il loro momento magnetico. Le cellule staminali sono prima etichettate con due tipi di nanoparticelle magnetiche; le nanoparticelle hanno lo stesso nucleo prodotto attraverso una sintesi di sol gel non acquosa a base di microonde veloce ed efficiente e differiscono nel loro rivestimento: la molecola di acido citrico comunemente usata viene confrontata con l'acido poliacrilico. La formazione di sferoidi cellulari 3D viene quindi ottenuta tramite centrifugazione e il momento magnetico di questi sferoidi viene misurato in momenti diversi con il VSM. Il momento ottenuto è un'impronta digitale diretta dell'integrità delle nanoparticelle, con valori decrescenti indicativi di una degradazione delle nanoparticelle. Per entrambe le nanoparticelle, il momento magnetico diminuisce nel tempo della coltura rivelandone la biodegradazione. Viene mostrato anche un effetto protettivo del rivestimento in acido poliacrilico, rispetto all'acido citrico.
Introduzione
C'è un maggiore interesse per le caratteristiche magnetiche delle nanoparticelle di ossido di ferro per una vasta gamma di applicazioni biomediche. La loro risposta alla risonanza magnetica li rende agenti di contrasto affidabili per la risonanza magnetica (MRI), un vantaggio nella medicina rigenerativa in cui le cellule etichettate con nanoparticelle magnetiche possono essere tracciate in vivo dopo l'impianto1. Usando campi magnetici, le cellule possono anche essere guidate a distanza; in questo modo, gli sferoidi cellulari2,3,anelli 4o fogli5 ....
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Protocollo
1. Sintesi di nanoparticelle magnetiche
- Sintesi di base - assistita da microonde
- Sciogliere 400 mg di acetilacetonato di ferro (III) (>99,9%) in 10 mL di alcol bendilico (BA, 99,8%) all'interno di una fiala di vetro monocromatico da 30 mL.
- Aumentare la temperatura della sospensione da 25 a 250 °C in 20 min (ad una velocità di 11,25 °C/min) e mantenerla a 250 °C per 30 minuti utilizzando un reattore a microonde.
- Trasferire le nanoparticelle risultanti sospese in alcol bendilico in una fiala di vetro e separare le nanoparticelle usando un magnete al neodimio per 30 minuti.
- Lavare il precipitato nella precedente fiala di....
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Risultati
Utilizzando la sintesi assistita da microonde, le nanoparticelle magnetiche con una dimensione del nucleo monodispersa da 8,8 ± 2,5 nm sono prodotte e rivestite con citrato o PAA(Figura 1A). Le cellule staminali vengono quindi incubate con queste nanoparticelle disperse nel mezzo di coltura ad una data concentrazione per 30 minuti, con conseguente endocitosi e confinamento all'interno degli endosomi cellulari (Figura 1B). Le cellule staminali magnetiche vengono .......
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Discussione
Utilizzando una sintesi rapida ed efficiente a microonde, le nanoparticelle magnetiche possono essere facilmente sintetizzati, con dimensioni controllate e ulteriormente rivestiti con date molecole. Un passo fondamentale è quello di stoccare il sale di ferro e l'alcol benzile sotto vuoto per mantenere una piccola dispersione di dimensioni. L'alcol benzile agisce sia come solvente che come ligando allo stesso tempo permettendo di ottenere direttamente ossido di ferro nudo calibrato senza la necessità di ligandi aggiuntivi.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dall'Unione europea (progetto ERC-2014-CoG MaTissE #648779). Gli autori vorrebbero riconoscere la piattaforma di caratterizzazioni fisico-chimiche CNanoMat dell'Università di Parigi 13.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 0,05% Tripsina-EDTA (1x) | Life Technologies | 25300-054 | |
| Alcool benzilico per sintesi | Sigma Aldrich | 8.22259 | |
| Desametasone | Sigma | D4902 | Preparare una soluzione madre da 1 mM diluita in etanolo al 100% e conservare a -20 gradi; C |
| diclorometano ≥ Stabilizzato al 99%, GPR RECTAPUR | VWR Chemicals | 23367 | |
| DMEM con Glutamax I | Life Technologies | 31966-021 | Senza piruvato di sodio, senza HEPES |
| Etanolo assoluto | VWR | 20821.310 | |
| Siero fetale bovino Life Technologies | 10270-106 | ||
| Soluzione di formalina 10% tamponato neutro | Sigma | HT5012 | |
| Acido cloridrico, soluzione standardizzata 1,0 N | Alfa Aesar | 35640 | |
| acetilacetonato di ferro (III) (> 99,9%) | Sigma Aldrich | 517003 | |
| ITS Premix Universal Culture Supplement (20x) | Corning | 354352 | |
| Acido L-ascorbico 2-fosfato | Sigma | A8960 | Preparare una soluzione concentrata fresca (25 mM) diluita in acqua distillata |
| L-Prolina | Sigma | P5607 | Preparare una soluzione madre da 175 mM diluita in acqua distillata e conservare a 4 gradi; C |
| Cellule staminali mesenchimali (MSC) | Lonza | PT-2501 | |
| Fiala di vetro monoonda | Anton Paar | 82723_us | |
| Reattore a microonde | Anton Paar | Monowave 300 | |
| MSCGM BulletKit medium | Lonza | PT-3001 | Per il terreno completo, aggiungere il BulletKit fornito (contenente siero, glutammina e antibiotici) al medium MSCGM |
| PBS senza CaCl2 con o MgCl2 | Life Technologies | 14190-094 | |
| Penicillina (10.000U/mL)/Streptomicina (10.000µ g/mL) | Life Technologies | 15140-122 | |
| Poli(acido acrilico, sale sodico) | Sigma Aldrich | 416010 | MW = 1200 g/mol |
| RPMI medium 1640, no Glutammine | Life Technologies | 31870-025 | No piruvato di sodio, no HEPES |
| Idrossido di sodio, soluzione standardizzata 1.0N | Alfa Aesar | 35629 | |
| Soluzione di piruvato di sodio 100mM | Sigma | S8636 | |
| Provetta da centrifuga conica sterile | Falcon | 352097 | Provette da 15 mL |
| Tripsina-EDTA (0,05%), rosso fenolo | Thermo Fisher Scientific | 25300054 | |
| Citrato trisodico | VWR | 33615.268 | Preparare una soluzione madre da 1 M diluita in acqua distillata e conservare a 4 gradi; C |
| Citrato trisodico diidrato, certificato AR per analisi | Sigma Aldrich | 10396430 | |
| Filtro ultra centrifugo | Amicon | AC S510024 |
Riferimenti
- Azevedo-Pereira, R. L., et al. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles as a tool to track mouse neural stem cells in vivo. Molecular Biology Reports. 46 (1), 191-198 (2019).
- Fayol, D., Frasca, G., Le Visage, C., Gazeau, F., Luciani, N., Wilhelm, C.
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Ristampe e permessi
