Исследование токсичности наночастиц оксида цинка в клеточной культуре и в Drosophila melanogaster

Нанотехнология относится к применению наноразмерных материалов, которые используются во всех научных областях, включая медицину, материаловедение и биохимию. Например, NO NPs, которые известны своими ультрафиолетовыми рассеяниями, химическим зондированием и антимикробными свойствами, а также высокой электрической проводимостью, используются в производстве различных потребительских товаров, таких как пищевая упаковка, косметика, текстиль, каучуки, аккумуляторы, катализатор для обработки автомобильным хвостом газа, и биомедицинских^{приложений,}связанных с 1^,2,3.

Вместе с тем растущее применение продуктов на основе НП «Нена», что приводит к увеличению воздействия на людей НП Зно, вызывает обеспокоенность по поводу их потенциального неблагоприятного воздействия на здоровье человека. Ряд исследований в пробирке показали, что Нп., зно-О НП, могут вызывать окислительный стресс, аутофагию, цитотоксичность, воспаление и генотоксичность^4,5,6,7,8 . Примечательно, что токсичность NO NPs, как предполагается, вызвана растворением ионов n, чтобы освободить ионы n^2, а также поверхностной реактивностью «nO», что приводит к клеточной ионной и метаболическим дисбалансам, которые связаны с нарушением ионного гомеостаза и ингибирование ионного транспорта^4,7,9,10. Важно отметить, что исследования показали, что генерация реактивных видов кислорода (ROS) является одним из основных механизмов, лежащих в основе NO NPs-ассоциированной токсичности. Недостаточная антиоксидативная активность после оскорбления ROS была доказана, чтобы нести ответственность за вырастая цитотоксичность и повреждение ДНК⁹. Токсическое воздействие NO NPs также были зарегистрированы в животных моделях, в том числе грызунов¹, зебрафиш^11,12, а также беспозвоночных Drosophila¹³.

Дрозофила служит в качестве устоявшейся альтернативной модели животных для скрининга токсичности химических веществ и наноматериалов (НМ)^14,15. Важно отметить, что существует высокий уровень генетического и физиологического сходства между человеком и дрозофилой, что оправдывает использование дрозофилы в качестве модели in vivo для оценки биологических реакций на экологические загрязнители, такие как НМ ¹⁶. Кроме того, Есть много преимуществ использования Drosophila из-за его небольшой размер, короткий срок службы, генетические удобства, и легкои и экономически эффективное обслуживание. Кроме того, Drosophila была широко принята для изучения генетики, молекулярной и биологии развития, с тех пор его полный геном был полностью секвенирован лет назад в 2000 году, что делает его пригодным для различных высокой пропускной скрининг и для решения нерешенных биологических вопросов^{17,18,19,20,21}. В последние годы, ряд исследований, связанных с иммунотоксичностью с использованием различных типов NPs в Drosophila были зарегистрированы^15,22,23,24. Это фундаментальное новое знание, полученное в ходе исследований с использованием дрозофилы, помогло дать больше информации о нашем понимании нанотоксикологии.

ROS является известным виновником цитотоксичности и генотоксичности, вызванных НП, в частности, на основе металла NPs²⁵. ROS являются кислородосодержащими химическими видами с более высокими реактивными свойствами, чем молекулярный кислород. Свободные радикалы, такие как супероксид радикальных (O₂^–) и даже, нерадикальные молекулы, такие как перекись водорода (H₂O₂) может выступать в качестве ROS. При нормальном физиологическом состоянии, они необходимы для поддержания клеточного гомеостаза²⁶, однако, чрезмерное ROS из-за перепроизводства или дисрегуляции антиоксидантной системы защиты может вызвать окислительный стресс, что приводит к повреждению белков, липиды и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)²⁷. Например, по мере повышения уровня ROS и снижения уровня глутатиона (ГСГ) одновременно происходит нарушение синтеза аденозинтрифосфата (АТФ), а уровень лактата дегидрогеназы (ЛПГ) повышается в среде, что приводит к гибели клеток^27.

Здесь мы предоставляем протоколы для выполнения клеточного и генетического анализа с использованием культивированных клеток млекопитающих и дрозофилы для определения потенциальных побочных эффектов NO NPs. Обзор метода, используемого для исследования токсичности NPs, показан на рисунке 1.