分析与免疫细胞的流式细胞仪检测亚组人群纳米粒子的相互作用。
工程纳米颗粒被赋予了非常有前途的属性,治疗和诊断的目的。这项工作介绍了一种快速,可靠的分析方法,通过流式细胞仪研究纳米粒子的相互作用与免疫细胞。初级免疫细胞可以容易地从人或小鼠组织中由抗体介导的磁性隔离纯化。在第一个实例,在流式细胞仪上运行的不同的细胞群可以通过前向散射光(FSC),其正比于细胞大小和侧向散射光(SSC),与细胞内部的复杂性相关的区别开来。此外,对特定细胞表面受体的荧光标记的抗体允许几个亚群在同一样品中的鉴别。通常情况下,当细胞受到外界刺激会改变他们的生理和形态的状态提升所有这些功能而有所不同。在这里,50nm的FITC-SiO 2的纳米颗粒被用作模型,以确定第Ë内化纳米材料在人体血液中的免疫细胞。细胞荧光和侧向散射光增加孵育纳米颗粒后使我们能够确定时间和纳米颗粒 – 细胞相互作用的浓度依赖性。此外,这样的协议可以扩展到调查罗丹明的SiO 2纳米粒子的相互作用与初级小胶质细胞,中枢神经系统中驻留的免疫细胞,分离出特异性表达的绿色荧光蛋白(GFP)在单核细胞/巨噬细胞系的突变小鼠。最后,流式细胞术相关的纳米颗粒的内化到细胞中的数据已经证实了通过共聚焦显微镜。
纳米材料是当今鼓舞人心的生命科学家的兴趣的潜在应用到生物医学1。各种各样的有机和无机材料都可以用于制造纳米结构具有不同的形状,物理和化学特性。在这些结构中,球形的工程纳米颗粒表现出对诊断和转化医学2的巨大潜力。他们的核心和表面的设计是由一个可能的应用驱动,它意味着靶细胞反应的深入研究纳米以下的联系和相互作用。这被认为是故意给予人类受试者的纳米粒子会在与多种类型的免疫细胞直接接触。他们的责任,以保持身体的完整性,使他们在调查3纳米医学的一个重要课题。
先天免疫系统的细胞的部分主要是由吞噬表示核细胞。其中,单核细胞/巨噬细胞谱系的细胞,包括中枢神经系统常驻小胶质细胞,在免疫防御4,5中发挥关键作用。它们能够引发几小时内保护性反应与异物碰到后。此外,单核细胞中的坐标,并通过细胞因子的释放指示的适应性免疫反应。即使在工程材料,它是由免疫系统6在很大程度上被认为是“非自身”的存在下发生的所有这些事件。
其中历史上使用的免疫细胞分析方法,流式细胞仪代表了最有力的工具之一。此外,技术的特定的免疫细胞亚群(通常利用排除或一个单一的膜蛋白的存在下)的鉴定或纯化的可用性允许有一定的纳米颗粒在那个特定主ce的效果的精确调查LL型7。然而,细胞可暴露于纳米颗粒后呈现生理和形态的改变。以及,纳米颗粒可能会干扰特定的光学参数,例如光的吸收或发射在限定波长,影响了得到的结果8。所以,使用和经典的免疫学检测,以新材料的研究最终改编的限制应予以考虑。
本工作涉及原发性免疫细胞通过流式细胞术纳米粒子的相互作用的检测。为了解决这个问题,50纳米的FITC的SiO 2纳米粒子用作纳米材料模型来描述方法。二氧化硅颗粒可以在纳米尺度度量来制造在一个非常精确的方式。尺寸,形状和表面性质,如电荷或疏水性,可以精细地调谐,以增加其生物相容性9。二氧化硅的许多功能2纳米粒子使他们能够作为一个模型用于药物递送颗粒10。此外,荧光染料或量子点可以被截留或链接到这些颗粒提供有益的纳米工具,用于成像目的11。
实验方案提出了要考虑的非常重要的点。这是非常重要的,在4℃(冰上),并可能在黑暗中,在所有的染色步骤,工作,因为较高的温度和灯可在染色产量产生负面影响。纳米粒子可以被超声,只是在使用前进行更好的悬浮。
正确的流式细胞仪分析需要一个正确的校准在不同的通道。每一个实验性会议之前应进行仪器的校准。除了用仪器的技术问题,可以有也问题与抗体标记。它是强制性的,以使用所述抗体在合适的浓度。如果浓度过高或过低,不满意的信号强度可以是结果。
该技术关注的缺点与单分散样品工作的需要,无法本地化网站上的信号( 即不同的细胞区室)的起源。也有在荧光染料的选择一些限制在组合使用:激发和发射带的波长,必须充分分开,以允许其适当的测量。如果所使用的抗体谱重叠,一个正确的补偿是必需的。
流式细胞仪是一种功能强大的方法在存在或不存在的纳米颗粒的细胞分析。这种技术允许一个小区的多参数的研究中,高数量的事件检测,分析(多于1,000个细胞/秒),可重复性和统计读数的快速性。样品可以在不失去细胞活力进行处理。
通过使用荧光标记的纳米颗粒,可以限定和量化其内化于细胞亚群,这是由暴露在细胞膜上的特异性标志物鉴定。晶胞参数可以在的存在改变 pecific纳米粒子。取决于研究的目的,这些变化可以被用来识别特定的现象,如细胞比例与增加纳米颗粒的内化速率增加的侧散射。
细胞表面的纳米颗粒诱导的修饰也可以代表技术的限制。出于这个原因,细胞膜受体周转必须始终采取考虑和可能预先知道精确地表征感兴趣的细胞群。膜渗透的纳米颗粒重载样品中的极端损伤可导致细胞死亡。
纳米材料的剂量依赖性毒性应该为每个细胞群进行实证检验。明确定义的死细胞必须被排除在荧光定量。例如,膜联蛋白V / PI染色是其中的几种方法通常用来检测两个坏死和凋亡的细胞之一。
“>表达GFP的原代细胞也是一个强大的工具来选择一个特定的细胞亚群,并收集数据,而无需预先标注。互补的荧光纳米颗粒的组合允许一个非常快速和精确的细胞纳米粒子相互作用的定量。药物或基因传递被认为是由纳米颗粒的应用能够释放一种特定药物负载到选择的组织在未来得到改善。纳米粒子的制剂的特异性递送载体和/或免疫调节剂的就业需要的生物学环境的知识( 即通过流式细胞术),来研究细胞的纳米粒子的相互作用。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由基金会因诺琴蒂基金会意大利语二TECNOLOGIA支持。
作者要感谢美天旎生物技术有限公司(贝尔吉施 – 格拉德巴赫,德国)这个手稿的赞助,保罗Petrucciani博士提供人体血沉棕黄层(免疫血液学和输血服务中心,医院洛蒂蓬泰代拉,意大利比萨部)和教授马西莫Pasqualetti(生物系 – 细胞单位与发育生物学,比萨,意大利比萨大学)住房鼠标殖民地。
HBSS | Gibco | 14170-088 | Warm in 37 °C water bath before use |
RPMI-1640 (ATCC Modified) | Gibco | A10491-01 | Warm in 37 °C water bath before use |
DMEM, High Glucose, phenol red | Gibco | 41966-029 | |
Penicillin-Streptomycin, Liquid | Gibco | 15140-122 | |
Gentamycin | Gibco | 15710-049 | |
Horse Serum (lot n° 1131917) | Gibco | 16050-122 | |
Beta-mercaptoethanol | Gibco | 21985-023 | |
Trypsin 2.5% | Gibco | 15090-046 | |
Human Pooled Serum | Invitrogen | 34005100 | |
Versene | Invitrogen | 15040-033 | |
DNAse I | Sigma Aldrich | D5025-150KU | |
CD11b-VioBlue human & mouse | Miltenyi Biotec | 130-097-336 | |
MACS BSA Stock Solution | Miltenyi Biotec | 130-091-376 | |
autoMACS Rinsing Solution | Miltenyi Biotec | 130-091-222 | |
Running buffer | Miltenyi Biotec | 130-092-747 | |
autoMACS Running Buffer | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | |
Human Pan monocyte isolation kit | Miltenyi Biotec | 130-096-537 | |
Whole Blood Column Kit | Miltenyi Biotec | 130-093-545 | |
Whole Blood CD14 MicroBeads, human | Miltenyi Biotec | 130-090-879 | |
MS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | |
LS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
MidiMACS Separator | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | |
MiniMACS Separator | Miltenyi Biotec | 130-042-102 | |
Red Blood Cell Lysis Solution | Miltenyi Biotec | 130-094-183 | |
Pre-Separation Filters 30 µm | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
MACSQuant Analyzer flow cytometer | Miltenyi Biotec | 130-092-197 | |
MACSQuant Calibration Beads | Miltenyi Biotec | 130-093-607 | |
Ficoll-Paque Premium | GE Healthcare | GEH17544202 | |
FITC-SiO2 nanoparticles (50nm, +45mV) | HiQ-Nano Company | ||
Rhodamine-SiO2 nanoparticles (50nm, +45mV) | HiQ-Nano Company | ||
12-well plate Falcon | Becton Dickinson | 353043 |