Nanocząsteczki srebra i tytanu w badaniach toksyczności komórek ryb
Wielkość i właściwości fizyczne nanocząsteczek umożliwiają im wniknięcie w głąb nabłonka przez endocytozę. Ponieważ dostępność komercyjna i zastosowanie nanocząsteczek srebra i tytanu są duże, ważne jest, aby zbadać ich potencjalną toksyczność. W ramach projektu NANOTRAFFIC (Do small things lead to big problems? Mechanism of uptake and toxicity of metal nanoparticles in intestinal cells) przeprowadzono takie badanie toksyczności. Członkowie zespołu opracowali linię spolaryzowanych komórek jelitowych oparty na linii komórkowej RTgutGC pstrąga tęczowego. W połączeniu z linią komórek wątrobowych RTL-W1 system hodowli komórek jelitowo-wątrobowych pozwolił na ocenę transportu przez nabłonek jelitowy i pomiar wpływu na komórki wątrobowe znajdujące się głębiej. Wybrany model pozwolił naukowcom rozróżnić wychwyt nanocząsteczek in vitro od strony apikalnej i bazolateralnej. W projekcie NANOTRAFFIC wykorzystano nanocząsteczki srebra (19 nm) wytwarzające jony, powlekane cytrynianem oraz nierozpuszczalne nanocząsteczki dwutlenku tytanu (21 i 25 nm). Oceniono żywotność komórki na podstawie aktywności metabolicznej oraz integralności błony i lizosomu. Cytotoksyczność zarówno nanocząsteczek srebra i jonów znacząco zwiększyła się w medium pozbawionym aminokwasów i białek. Nanocząsteczki miały wpływ głównie na integralność lizosomu. Przenikały do lizosomu bezpośrednio, co pokazano pod mikroskopem elektronowym. Podczas gdy ekspozycja na 1 mikrometr nanocząsteczki srebra przez 24 godziny nie miała toksycznego wpływu na komórki RTgutGC, to ekspozycja na 10 mikrometrów powodowała zmniejszenie żywotności o 15%. Z drugiej strony, choć komórki przyswajały nanocząsteczki dwutlenku tytanu, to były one akumulowane w endosomach, gdzie toksyczność osiągnęła wartości poza zakresem pomiaru. Wewnątrzkomórkowe stężenie zasadniczych metali (miedzi, cynku i żelaza) zostało zmierzone wraz ze stężeniem ekspozycji na metal (srebro). Wewnątrzkomórkowe stężenie zasadniczych metali wywoływało transkrypcyjne i potranskrypcyjne zmiany w komórkach na skutek ekspozycji na nanocząsteczki metalu. Choć wiadomo, że jony srebra są transportowane przez białka transportujące miedź, projekt pokazał, że nanocząsteczki srebra wywoływały podobną ale wzmocnioną reakcję, w tym indukcję białka chelatującego metal (metalotioneiny) oraz procesy wydalnicze (pompa miedzi). Wiedza pozyskana w trakcie realizacji projektu może być wykorzystywana do oceny ryzyka środowiskowego w odniesieniu do ekspozycji na nanocząsteczki metalu.
