Komparativno in vitro ispitivanje efekata ugljeničnih nanocevi u normalnim i malignim ćelijama pluća

Ugljenične nanocevi (UNC) imaju sve veću primenu u elektronici, kompjuterskoj i optičkoj industriji, kao i u biomedicini. Dok proizvodnja jednoslojnih UNC nanocevi beleži sve veći rast poslednjih godina, rizik koji nosi izlaganje ovom nanomaterijalu ostaje nerazjašnjen. Oskudni i često kontradiktorni podaci o toksičnim efektima jednoslojnih UNC ukazuju na potrebu za daljim ispitivanjima. U našim istraživanjima ispitivane su promene u ćelijskom odgovoru kao i morfološke promene nakon delovanja jednoslojnih ugljeničnih nanocevi na ćelijskoj liniji humanih fetalnih fibroblasta pluća MRC-5 i ćelijskoj liniji humanog adenokarcinoma pluća A549. U ovoj studiji korišćene su jednoslojne ugljenične nanocevi koje su sadržale rezidualne nečistoće poput gvožđa. Citotoksičnost jednoslojnih UNC (engl. single-walled carbon nanotubes – SWCNT) je ispitivana kolorimetrijskim MTT testom. Tokom 24 i 48h niske koncentracije jednoslojnih ugljeničnih nanocevi (<250 μg/mL) pokazale su nisku toksičnost na proliferaciju i vijabilnost u obe ispitivane ćelijske linije. Ipak, pri visokim koncentracijama UNC (250-750 μg/mL) antiproliferativni efekat je bio blizu IC50 vrednostima. Na osnovu rezultata dobijenih MTT testom može se zaključiti da su maligne A549 ćelije osetljivije na delovanje jednoslojnih UNC u odnosu na normalne MRC-5 ćelije. Kombinacija ugljeničnih nanocevi sa prirodnim polifenolima (resveratrolom i proantocijanidolima) nije značajno uticala na citotoksičnost u MRC-5 ćelijama, za razliku od A549 ćelija gde je tretman kombinacijama umanjio toksičnost ugljeničnih nanocevi. Transmisionom elektronskom mikroskopijom ispitivan je efekat jednoslojnih ugljeničnih nanocevi na ćelijsku morfologiju i preživljavanje. Intracelularni agregati ugljeničnih nanocevi primećeni su u obe ćelijske linije, čime je potvrđeno da ugljenične nanocevi ulaze u ćelije. Imajući u vidu da nanomaterijali poput ugljeničnih nanocevi indukuju oksidativni stres i njime posredovanu apoptozu, na protočnom citometru je
Carbon nanotubes are being actively introduced in electronics, computer science, and optics as well as for various biomedical applications. While production of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) has escalated in recent years, the knowledge on risk associated with exposure remains unclear. Contradictory data on the toxic effects of single-walled carbon nanotubes highlights the urgent need for further studies. In this study we investigated the alterations in cellular response along with morphological changes induced by single-walled carbon nanotubes in human lung fibroblast cell line MRC-5 and adenocarcinoma human alveolar basal epithelial cells A549. In this study we used SWCNT containing large amounts of residual metallic impurities such is iron, and the iron concentration increased in dose dependent manner in cells exposed to SWCNT. Cytotoxicity was evaluated by MTT assay and SWCNT showed little cytotoxic effect on the proliferation and viability of two cell lines tested at the concentrations used (<250 μg/mL) within 24 and 48h. However exposing both cell lines to high concentrations (250-750 μg/mL) resulted in near IC50 values. Based on MTT test SWCNT were more cytotoxic to A549 cell line. Cytotoxicity of SWCNT in combination with natural polyphenols (resveratrol and proanthocyanidins) did not noticeably affect the cytotoxicity of SWCNT to MRC-5 cells. However introduction of polyphenols did reduce the cytotoxicity of SWCNT to A549 cells. Transmission electron microscopy was used to complement cytotoxicity assays and to investigate the pathological effect of internalized SWCNT on cell morphology and survival. Intracellular bundles of CNTs, possibly aggregated/agglomerated were observed in both cell lines, confirming internalization after 24h exposure. Since nanoparticles like carbon nanotubes are toxic mainly because they cause oxidative stress, often associated with an increased apoptosis we checked for apoptotic and necrotic cells using flow cytometry. Incub