Usando magnetometria para monitorar a incorporação celular e a biodegradação subsequente de nanopartículas de óxido de ferro quimicamente sintetizadas

Resumo

As nanopartículas de óxido de ferro são sintetizadas através de um procedimento de gel sol não diatéico e revestidas com moléculas curtas aniônicas ou polímeros. O uso de magnetometria para monitorar a incorporação e biotransformações de nanopartículas magnéticas dentro de células-tronco humanas é demonstrado usando um magnetômetro de amostra vibração (VSM).

Resumo

As nanopartículas magnéticas, feitas de óxido de ferro, apresentam um interesse peculiar para uma ampla gama de aplicações biomédicas para as quais são frequentemente internalizadas nas células e depois deixadas dentro. Um desafio é avaliar seu destino no ambiente intracelular com metodologias confiáveis e precisas. Aqui, introduzimos o uso do magnetômetro de amostra vibração (VSM) para quantificar precisamente a integridade das nanopartículas magnéticas dentro das células medindo seu momento magnético. As células-tronco são rotuladas pela primeira vez com dois tipos de nanopartículas magnéticas; as nanopartículas têm o mesmo núcleo produzido através de uma síntese de gel sol não diagênea rápida e eficiente e diferem em seu revestimento: a molécula de ácido cítrico comumente usada é comparada ao ácido poliacrílico. A formação de esferoides de células 3D é então alcançada através da centrifugação e o momento magnético desses esferoides é medido em diferentes momentos com o VSM. O momento obtido é uma impressão digital direta da integridade das nanopartículas, com valores decrescentes indicativos de uma degradação de nanopartículas. Para ambas as nanopartículas, o momento magnético diminui ao longo do tempo cultural revelando sua biodegradação. Um efeito protetor do revestimento de ácido poliacrílico também é mostrado, quando comparado ao ácido cítrico.

Introdução

Há um aumento do interesse nas características magnéticas das nanopartículas de óxido de ferro para uma ampla gama de aplicações biomédicas. Sua resposta à ressonância magnética torna-os agentes de contraste confiáveis para ressonância magnética (RM), uma vantagem na medicina regenerativa onde células rotuladas com nanopartículas magnéticas podem ser rastreadas in vivo após a implantação¹. Usando campos magnéticos, as células também podem ser guiadas à distância; dessa forma, os esferoides celulares^2,3, anéis⁴ou folhas⁵ podem ser projetado....

Protocolo

1. Síntese de nanopartículas magnéticas

1. Síntese do núcleo – assistida por micro-ondas
   1. Dissolver 400 mg de acetilado de ferro (>99,9%) em 10 mL de álcool benzílico (BA, 99,8%) dentro de um frasco de vidro monowave de 30 mL.
   2. Aumente a temperatura da suspensão de 25 a 250 °C em 20 minutos (a uma taxa de 11,25 °C/min) e mantenha-a em 250 °C por 30 min usando um reator de micro-ondas.
   3. Transfira as nanopartículas resultantes suspensas em álcool benzílico para um frasco de vidro e separe as nanopartículas usando um ímã de neodímio por 30 minutos.
   4. Lave o precipitado no frasco de vidro anterior de 100 mL com 10 mL de diclorome....

Resultados

Utilizando a síntese assistida por micro-ondas, nanopartículas magnéticas com um monodisperse 8,8 ± tamanho do núcleo de 2,5 nm são produzidas e revestidas com citrato ou PAA(Figura 1A). As células-tronco são então incubadas com essas nanopartículas dispersas em meio de cultura em uma determinada concentração por 30 minutos, resultando em sua endocitose e confinamento dentro dos endosários celulares(Figura 1B). As células-tronco magnéticas são então suspensas em.......

Discussão

Usando uma síntese rápida e eficiente baseada em micro-ondas, as nanopartículas magnéticas podem ser facilmente sintetizadas, com tamanho controlado e ainda revestidas com moléculas dadas. Um passo crítico é estocar o sal de ferro e o álcool benzílico sob vácuo para manter uma pequena dispersão de tamanho. O álcool benzílico atua tanto como solvente quanto ligante ao mesmo tempo permitindo obter diretamente óxido de ferro descalço sem a necessidade de ligantes adicionais. Após a transferência de nanopartículas na água, a.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
0,05% Tripsina-EDTA (1x)	Life Technologies	25300-054
Álcool benzílico para síntese	Sigma Aldrich	8.22259
Dexametasona	Sigma	D4902	Prepare uma solução estoque de 1 mM diluída em etanol 100% e armazene a -20° C
Diclorometano ≥ 99% estabilizado, GPR RECTAPUR	VWR Chemicals	23367
DMEM com Glutamax I	Life Technologies	31966-021	Sem piruvato de sódio, sem HEPES
Etanol absoluto	VWR	20821.310
Soro bovino fetal	Life Technologies	10270-106
Solução de formalina 10% tamponado neutro	Sigma	HT5012
Ácido clorídrico, solução padronizada 1.0N	Alfa Aesar	35640
Acetilacetonato de ferro(III) (> 99,9%)	Sigma Aldrich	517003
ITS Premix Universal Culture Supplement (20x)	Corning	354352
L-Ascorbic Acid 2-fosfato	Sigma	A8960	Prepare uma solução concentrada fresca (25 mM) diluída em água destilada
L-Prolina	Sigma	P5607	Prepare uma solução estoque de 175 mM diluída em água destilada e armazene a 4° C
Células-tronco mesenquimais (MSC)	Lonza	PT-2501
Frasco de vidro mono-onda	Anton Paar	82723_us
Reator de micro-ondas	Anton Paar	Monowave 300
MSCGM BulletKit médio	Lonza	PT-3001	Para o meio completo, adicione o BulletKit fornecido (contendo soro, glutamina e antibióticos) ao meio MSCGM
PBS sem CaCl2 c/ o MgCl2	Life Technologies	14190-094
Penicilina (10.000U/mL)/Estreptomicina (10.000µ g / mL)	Life Technologies	15140-122
Poli (ácido acrílico, sal de sódio)	Sigma Aldrich	416010	MW = 1200 g / mol
RPMI médio 1640, sem glutamina	Life Technologies	31870-025	Sem piruvato de sódio, sem
HEPES Hidróxido de sódio, 1.0N Solução padronizada	Alfa Aesar	35629
Solução de piruvato de sódio 100mM	Sigma	S8636
Tubo de centrífuga cônico estéril	Falcon	352097	tubos de 15 mL
Tripsina-EDTA (0,05%), vermelho de fenol	Thermo Fisher Scientific	25300054
Citrato de trissódio	VWR	33615.268	Prepare uma solução estoque de 1 M diluída em água destilada e armazene a 4° C
Citrato de Trissódio Di-hidratado, AR Certificado para Análise	Sigma Aldrich	10396430
Filtro ultracentrífugo	Amicon	AC S510024