scholarly journals Label-free cell based impedance measurements of ZnO nanoparticles—human lung cell interaction: a comparison with MTT, NR, Trypan blue and cloning efficiency assays

2021 ◽  
Vol 19 (1) ◽  
Author(s):  
Giuseppina Bozzuto ◽  
Giuseppe D’Avenio ◽  
Maria Condello ◽  
Simona Sennato ◽  
Ezio Battaglione ◽  
...  
Keyword(s):  
Trypan Blue ◽  
A549 Cells ◽  
Cell Interaction ◽  
Neutral Red ◽  
Free Cell ◽  
Mitogenic Activity ◽  
Label Free ◽  
Cloning Efficiency ◽  
Zno Nps ◽  
Experimental Conditions

Abstract Background There is a huge body of literature data on ZnOnanoparticles (ZnO NPs) toxicity. However, the reported results are seen to be increasingly discrepant, and deep comprehension of the ZnO NPs behaviour in relation to the different experimental conditions is still lacking. A recent literature overview emphasizes the screening of the ZnO NPs toxicity with more than one assay, checking the experimental reproducibility also versus time, which is a key factor for the robustness of the results. In this paper we compared high-throughput real-time measurements through Electric Cell-substrate Impedance-Sensing (ECIS®) with endpoint measurements of multiple independent assays. Results ECIS-measurements were compared with traditional cytotoxicity tests such as MTT, Neutral red, Trypan blue, and cloning efficiency assays. ECIS could follow the cell behavior continuously and noninvasively for days, so that certain long-term characteristics of cell proliferation under treatment with ZnO NPs were accessible. This was particularly important in the case of pro-mitogenic activity exerted by low-dose ZnO NPs, an effect not revealed by endpoint independent assays. This result opens new worrisome questions about the potential mitogenic activity exerted by ZnO NPs, or more generally by NPs, on transformed cells. Of importance, impedance curve trends (morphology) allowed to discriminate between different cell death mechanisms (apoptosis vs autophagy) in the absence of specific reagents, as confirmed by cell structural and functional studies by high-resolution microscopy. This could be advantageous in terms of costs and time spent. ZnO NPs-exposed A549 cells showed an unusual pattern of actin and tubulin distribution which might trigger mitotic aberrations leading to genomic instability. Conclusions ZnO NPs toxicity can be determined not only by the intrinsic NPs characteristics, but also by the external conditions like the experimental setting, and this could account for discrepant data from different assays. ECIS has the potential to recapitulate the needs required in the evaluation of nanomaterials by contributing to the reliability of cytotoxicity tests. Moreover, it can overcome some false results and discrepancies in the results obtained by endpoint measurements. Finally, we strongly recommend the comparison of cytotoxicity tests (ECIS, MTT, Trypan Blue, Cloning efficiency) with the ultrastructural cell pathology studies. Graphic Abstract

scholarly journals Label-Free Electrochemical Test of Protease Interaction with a Peptide Substrate Modified Gold Electrode

Chemosensors ◽  
2021 ◽  
Vol 9 (8) ◽  
pp. 199
Author(s):  
Anna Wcisło ◽  
Izabela Małuch ◽  
Paweł Niedziałkowski ◽  
Tadeusz Ossowski ◽  
Adam Prahl
Keyword(s):  
Gold Electrode ◽  
High Selectivity ◽  
Electrode Materials ◽  
Electrochemical Biosensors ◽  
Electrochemical Characteristics ◽  
Label Free ◽  
Peptide Substrate ◽  
Electrochemical Test ◽  
Experimental Conditions ◽  
Spectrofluorimetric Method

Efficient deposition of biomolecules on the surface, maintaining their full activity and stability, is a most significant factor in biosensor construction. For this reason, more and more research is focused on the development of electrochemical biosensors that have the ability to electrically detect adsorbed molecules on electrode surface with high selectivity and sensitivity. The presented research aims to develop an efficient methodology that allows quantification of processes related to the evaluation of enzyme activity (proprotein convertase) using electrochemical methods. In this study we used impedance spectroscopy to investigate the immobilization of peptide substrate (Arg-Val-Arg-Arg) modified with 11-mercaptoundecanoic acid on the surface of gold electrode. Both the synthesis of the peptide substrate as well as the full electrochemical characteristics of the obtained electrode materials have been described. Experimental conditions, including concentration of peptide substrate immobilization, modification time, linker, and the presence of additional blocking groups have been optimized. The main advantages of the described method is that it makes it possible to observe the peptide substrate–enzyme interaction without the need to use fluorescent labels. This also allows observation of this interaction at a very low concentration. Both of these factors make this new technique competitive with the standard spectrofluorimetric method.

Label-free cell phenotypic study of opioid receptors and discovery of novel mu opioid ligands from natural products

2021 ◽  
Vol 270 ◽  
pp. 113872
Author(s):  
Tao Hou ◽  
Fangfang Xu ◽  
Xingrong Peng ◽  
Han Zhou ◽  
Xiuli Zhang ◽  
...  
Keyword(s):  
Natural Products ◽  
Opioid Receptors ◽  
Free Cell ◽  
Label Free ◽  
Mu Opioid ◽  
Opioid Ligands

Raman spectroscopy-based label-free cell identification using wavelet transform and support vector machine

RSC Advances ◽  
2016 ◽  
Vol 6 (55) ◽  
pp. 50027-50033 ◽  
Author(s):  
S. Bakhtiaridoost ◽  
H. Habibiyan ◽  
S. Muhammadnejad ◽  
M. Haddadi ◽  
H. Ghafoorifard ◽  
...  
Keyword(s):  
Support Vector Machine ◽  
Raman Spectroscopy ◽  
Wavelet Transform ◽  
Raman Spectra ◽  
Free Cell ◽  
Support Vector ◽  
Label Free ◽  
Cell Identification ◽  
Rare Cells

Wavelet transform and SVM applied to Raman spectra makes a powerful and accurate tool for identification of rare cells such as CTCs.

Monoisopropylglutathione ester protects A549 cells from the cytotoxic effects of sulphur mustard

1997 ◽  
Vol 16 (11) ◽  
pp. 636-644 ◽  
Author(s):  
Christopher D Lindsay ◽  
Joy L Hambrook ◽  
Alison F Lailey
Keyword(s):  
Cell Viability ◽  
Cell Cultures ◽  
A549 Cell ◽  
High Performance ◽  
Gentian Violet ◽  
A549 Cells ◽  
Rapid Onset ◽  
Neutral Red ◽  
Biochemical Basis ◽  
Sulphur Mustard

1 The A549 cell line was used to assess the toxicity of sulphur mustard (HD), using gentian violet (GV) and neutral red (NR) dyes as indicators of cell viability. It was found that exposure to concentrations in excess of 40 ?M HD resulted in a rapid onset of toxicity. 2 The ability of monoisopropylglutathione ester (MIPE) to protect A549 cells against the effects of a 100 ?M challenge dose ofHD was determined using the NR and GV assays. It was found that MIPE (8 mM) could protect cells against the effects ofHD though MIPE had to be present at the time of HD challenge. Cultures protected with MIPE were two times more viable than HD exposed cells 48 h after HD challenge when using the GV and NR assays to assess viability. Observations by phase contrast microscopy of NR and GV stained cultures confirmed these findings. Addition of MIPE after previously exposing the A549 cultures to HD (for up to 5 min) maintained cell viability at 72% compared to 37% for unprotected cultures, after which time viability fell significantly so that at 10 min there was no difference in viability between the MIPE treated and untreated cultures. 3 Pretreating A549 cultures with MIPE for 1 h followed by its removal prior to HD challenge did not maintain cell viability. Treatment of cultures with HD for 1 h followed by addition of MIPE did not maintain the viability of the cultures, thus the window within which it was possible for MIPE to rescue cell cultures from the effects of HD was of short duration. 4 High performance liquid chromatography was used to determine the biochemical basis of the actions of MIPE. It was found that whilst intracellular levels of cysteine were increased up to 40-fold following treatment of A549 cell cultures with MIPE, levels of reduced glutathione did not rise. The lack of protection seen in cultures pretreated with MIPE for 1 h prior to HD exposure suggests that raising intracellular cysteine levels was not an effective strategy for protecting cells from the effects of HD. The protection observed is probably due to extra cellular inactivation of HD by MIPE.

Μελέτη της τοξικής, κυτταροτοξικής και γενοτοξικής δράσης νεοσυντιθέμενων ενώσεων και νανοϋλικών σε in vitro συνθήκες

2021 ◽  
Author(s):  
Ιωάννα Ευθυμίου
Keyword(s):  
Humic Acid ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Anodic Stripping Voltammetry ◽  
Micronucleus Assay ◽  
Stripping Voltammetry ◽  
Neutral Red ◽  
Flame Spray ◽  
Ag Nps ◽  
Zno Nps

Η συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή προϊόντων της Nανοτεχνολογίας εγείρει στις μέρες μας σημαντικά ερωτήματα σχετικά με τον περιβαλλοντικό αντίκτυπό τους. Συγκεκριμένα, νανοσωματίδια (Nanoparticles, NPs) όπως το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) και αργύρου (Ag), παρουσιάζουν ευρεία εξάπλωση και εφαρμογή, γεγονός που αυξάνει τις πιθανότητες να βρεθούν βιοδιαθέσιμα στο περιβάλλον. Παρόλο που υπάρχει εκτεταμένη βιβλιογραφία αναφορικά με τα προαναφερθέντα NPs, συνήθως κάθε μελέτη εστιάζει σε συγκεκριμένο παράγοντα κάθε φορά όπως για παράδειγμα στη σύνθεση των NPs, τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά τους, τις πιθανές εφαρμογές τους ή τις τοξικές τους επιδράσεις σε συγκεκριμένο οργανισμό ή κυτταρική σειρά. Αν και κάθε έρευνα ενισχύει το μέχρι τώρα γνωσιακό υπόβαθρο και συμπληρώνει κενά αναφορικά με τη Νανοτεχνολογία, με την παρούσα μελέτη έγινε η προσπάθεια πραγματοποίησης μιας ολοκληρωμένης εργασίας. Συγκεκριμένα, το ερευνητικό πλάνο περιλαμβάνει (α) τη σύνθεση των ZnO, Ag και ZnO-Ag NPs, (β) το χαρακτηρισμό τους (μεμονωμένα και σε διασπορά μέσα σε υδατικά διαλύματα), (γ) την αξιολόγηση των πιθανών τοξικών, κυτταροτοξικών και γενοτοξικών τους επιδράσεων σε διαφορετικά βιολογικά συστήματα (ανθρώπινα λεμφοκύτταρα, βακτήρια και αιμοκύτταρα δίθυρου μαλακίου) σε in vitro συνθήκες, (δ) τη μελέτη της αλληλεπίδρασης των εξεταζόμενων NPs παρουσία χουμικών οξέων (Humic Acids, HAs), προσομοιάζοντας έτσι τις πραγματικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Αναλυτικότερα, τα NPs (ZnO, Ag και ZnO-Ag NPs) παρασκευάστηκαν με την καινοτόμο τεχνική πυρόλυσης ψεκασμού φλόγας (Flame Spray Pyrolysis, FSP) που χρησιμοποιείται για τη σύνθεση μεμονωμένων και σύνθετων NPs με υψηλή καθαρότητα και βελτιωμένα μορφολογικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των NPs με περίθλαση ακτίνων Χ (powder X ray Diffraction, pXRD), με ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (Transmission Electron Microscopy, TEM) και με δυναμική σκέδαση φωτός (Dynamic Light Scattering, DLS). Στη συνέχεια, διερευνήθηκε η ενδεχόμενη γενοτοξική και κυτταροτοξική δράση των NPs παρουσία και απουσία δύο χαρακτηρισμένων HAs (Humic acid-like-polycondensate, HALP; Leonardite Humic Acid, LHA) σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα με την εφαρμογή της τεχνικής των μικροπυρήνων με χρήση της κυτταροχαλασίνης-Β (Cytokinesis Block Micronucleus assay, CBMN assay). Η έκπλυση ιόντων Zn2+ προσδιορίστηκε στα ιζήματα των λεμφοκυττάρων που προέκυψαν από την τεχνική CBMN, μέσω της ανοδικής αναδιαλυτικής βολταμμετρίας (Anodic Stripping Voltammetry, ASV). Έπειτα, οι τοξικές επιδράσεις των NPs παρουσία και απουσία των δύο HAs μελετήθηκαν στο βακτήριο Vibrio fischeri με τη χρήση του συστήματος Microtox. Τέλος, εξετάστηκαν οι κυτταροτοξικές και οξειδωτικές επιδράσεις των NPs σε αιμοκύτταρα του μυδιού Mytilus galloprovincialis, μέσω προσδιορισμού (α) της λυσοσωμικής αποσταθεροποίησης (Τεχνική ουδέτερου ερυθρού/Neutral Red Retention Time), (β) της παραγωγής σουπεροξειδικών ανιόντων, (γ) της παραγωγής οξειδίων του αζώτου (υπό μορφή νιτρωδών) και (δ) των επιπέδων λιπιδικής υπεροξείδωσης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, στην περίπτωση της τεχνικής CBMN, δεν υπήρξε εκδήλωση γενοτοξικών φαινομένων σε καμία περίπτωση, για κανένα από τα υπό μελέτη NPs τόσο παρουσία όσο και απουσία των δύο HAs. Από την άλλη πλευρά, όλα τα NPs εκδήλωσαν κυτταροτοξική δράση. Ωστόσο, αν και τα Ag και ZnO-Ag NPs οδήγησαν σε επαγωγή κυτταροτοξικότητας παρουσία και απουσία των δύο HAs, τα μίγματα των ZnO NPs με τα δύο HAs ελάττωσαν την κυτταροτοξικότητα που προκλήθηκε από τα μεμονωμένα ZnO NPs. Αναφορικά με τα ποσοστά έκπλυσης ιόντων Zn2+, παρατηρήθηκε ότι οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις των μιγμάτων (ZnO, ZnO-Ag)NPs-HAs διατήρησαν ένα μικρό ποσοστό ιόντων, ενώ στις υπόλοιπες περιπτώσεις το ποσοστό ήταν αμελητέο. Στην περίπτωση προσδιορισμού της τοξικότητας των NPs έναντι του βακτηρίου Vibrio fischeri, διαπιστώθηκε ενισχυμένη τοξικότητα των ZnO και ZnO-Ag NPs ενώ τα Ag NPs εμφάνισαν τη μικρότερη τοξική δράση. Ο συνδυασμός με τα δύο HAs δεν οδήγησε σε κάποια σημαντική αλλαγή της τοξικότητας σε σύγκριση με τα μεμονωμένα NPs, στην περίπτωση των ZnO και ZnO-Ag NPs. Αντιθέτως, τα μίγματα Ag NPs-HAs ελάττωσαν την τοξικότητα που προκλήθηκε από τα μεμονωμένα Ag NPs. Όσον αφορά τις επιδράσεις των NPs στα αιμοκύτταρα των μυδιών, διαπιστώθηκε ότι κάθε NP διέθετε διαφορετικό μηχανισμό εκδήλωσης τοξικότητας. Συγκεκριμένα, τα ZnO NPs - μέσω του επιφανειακού τους φορτίου και της σωματιδιακής συσσωμάτωσης - ενδέχεται να εισέλθουν στα κύτταρα πριν την εκδήλωση κυτταρικής θνησιμότητας, ενώ η απελευθέρωση των ιόντων Zn2+ μπορούσε να οδηγήσει στην παραγωγή ριζών μέσω διέγερσης της διαδικασίας της αναπνευστικής έκρηξης. Αντιθέτως, η παρατηρούμενη κυτταρική και οξειδωτική καταπόνηση που προκλήθηκε από τα Ag NPs, πιθανότατα λόγω της απελευθέρωσης ιόντων Ag+, δε φάνηκε να σχετίζεται με την αναπνευστική έκρηξη. Ομοίως, οι κυτταρικές και οξειδωτικές βλάβες που προκλήθηκαν από τα ZnO-Ag NPs, υπέδειξαν την παρουσία ανταγωνιστικής/συνεργιστικής δράσης μεταξύ των μεταλλικών ιόντων (Zn2+, Ag+) που ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες μπορούν να ρυθμίσουν τη συμπεριφορά και τις βιολογικές επιδράσεις του σύνθετου NP. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα υποδεικνύουν τη δυνατότητα των νεοσυντιθέμενων ZnO, Ag και ZnO-Ag NPs να προκαλούν τοξικές, κυτταροτοξικές και οξειδωτικές επιδράσεις. Παρόλα αυτά, διαπιστώθηκε ότι οι επιδράσεις των NPs ποικίλουν τόσο μεταξύ των ίδιων των NPs, όσο και μεταξύ των τεχνικών και των οργανισμών μοντέλων και/ή κυττάρων που χρησιμοποιήθηκαν. Κατά συνέπεια, είναι εμφανές ότι είναι αναγκαίο να αξιολογείται το τοξικολογικό προφίλ των NPs με τη χρήση ενός εύρους τεχνικών, βιοδεικτών και περιβαλλοντικών σεναρίων, καθώς και να γίνεται παράλληλα ένας ολοκληρωμένος και αξιόπιστος χαρακτηρισμός αυτών σε κάθε περίπτωση.

Global Analysis of Protein Expression in A549 Cells After Prolonged Nicotine Exposure by Using Label-free Quantification

2021 ◽  
Vol 41 (8) ◽  
pp. 3833-3842
Author(s):  
SASIKARN KOMKLEOW ◽  
CHURAT WEERAPHAN ◽  
DARANEE CHOKCHAICHAMNANKIT ◽  
PAPADA CHAISURIYA ◽  
CHRIS VERATHAMJAMRAS ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein Expression ◽  
Global Analysis ◽  
A549 Cells ◽  
Nicotine Exposure ◽  
Label Free ◽  
Label Free Quantification ◽  
Free Quantification

A ‘smart’ aptamer-functionalized continuous label-free cell catch-transport-release system

2021 ◽  
Author(s):  
Bozhen Zhang ◽  
Canran Wang ◽  
Yingjie Du ◽  
Rebecca Paxton ◽  
Ximin He
Keyword(s):  
Biomedical Research ◽  
Cell Sorting ◽  
Free Cell ◽  
Label Free ◽  
Clinical Therapeutics ◽  
Release System ◽  
System P

Label-free cell sorting devices are of great significance for biomedical research and clinical therapeutics. However, current platforms for label-free cell sorting cannot achieve continuity and selectivity simultaneously, resulting in complex...

Interdigital tissue chondrogenesis induced by surgical removal of the ectoderm in the embryonic chick leg bud

Development ◽  
1986 ◽  
Vol 94 (1) ◽  
pp. 231-244
Author(s):  
J. M. Hurle ◽  
Y. Gañan
Keyword(s):  
Cell Death ◽  
Vital Staining ◽  
Mesenchymal Cell ◽  
Neutral Red ◽  
Surgical Removal ◽  
Experimental Conditions ◽  
Local Inhibition ◽  
Dorsal Ectoderm ◽  
Interdigital Cell Death ◽  
Proximal Zone

In the present work, we have analysed the possible involvement of ectodermal tissue in the control of interdigital mesenchymal cell death. Two types of experiments were performed in the stages previous to the onset of interdigital cell death: (i) removal of the AER of the interdigit; (ii) removal of the dorsal ectoderm of the interdigit. After the operation embryos were sacrificed at 10–12h intervals and the leg buds were studied by whole-mount cartilage staining, vital staining with neutral red and scanning electron microscopy. Between stages 27 and 30, ridge removal caused a local inhibition of the growth of the interdigit. In a high percentage of the cases, ridge removal at these stages was followed 30–40 h later by the formation of ectopic nodules of cartilage in the interdigit. The incidence of ectopic cartilage formation was maximum at stage 29 (60%). In all cases, cell death took place on schedule although the intensity and extent of necrosis appeared diminished in relation to the intensity of inhibition of interdigital growth and to the presence of interdigital cartilages. Ridge removal at stage 31 did not cause inhibition of the growth of the interdigit and ectopic chondrogenesis was only detected in 3 out of 35 operated embryos. Dorsal ectoderm removal from the proximal zone of the interdigit at stage 29 caused the chondrogenesis of the proximal interdigital mesenchyme in 6 out of 18 operated embryos. The pattern of neutral red vital staining was consistent with these results revealing a partial inhibition of interdigital cell death in the proximal zone of the interdigit. It is proposed that under the present experimental conditions the mesenchymal cells are diverted from the death programme by a primary transformation into cartilage.

scholarly journals An Aptamer-Based Capacitive Sensing Platform for Specific Detection of Lung Carcinoma Cells in the Microfluidic Chip

Biosensors ◽  
2018 ◽  
Vol 8 (4) ◽  
pp. 98 ◽  
Author(s):  
Ngoc-Viet Nguyen ◽  
Chun-Hao Yang ◽  
Chung-Jung Liu ◽  
Chao-Hung Kuo ◽  
Deng-Chyang Wu ◽  
...  
Keyword(s):  
Lung Cancer ◽  
Lung Carcinoma ◽  
Early Stage ◽  
A549 Cells ◽  
Microfluidic Channel ◽  
Electrical Impedance Spectroscopy ◽  
Label Free ◽  
Early Stage Lung Cancer ◽  
Sensing Platform ◽  
Label Free Detection

Improvement of methods for reliable and early diagnosis of the cellular diseases is necessary. A biological selectivity probe, such as an aptamer, is one of the candidate recognition layers that can be used to detect important biomolecules. Lung cancer is currently a typical cause of cancer-related deaths. In this work, an electrical sensing platform is built based on amine-terminated aptamer modified-gold electrodes for the specific, label-free detection of a human lung carcinoma cell line (A549). The microdevice, that includes a coplanar electrodes configuration and a simple microfluidic channel on a glass substrate, is fabricated using standard photolithography and cast molding techniques. A procedure of self-assembly onto the gold surface is proposed. Optical microscope observations and electrical impedance spectroscopy measurements confirm that the fabricated microchip can specifically and effectively identify A549 cells. In the experiments, the capacitance element that is dominant in the change of the impedance is calculated at the appropriate frequency for evaluation of the sensitivity of the biosensor. Therefore, a simple, inexpensive, biocompatible, and selective biosensor that has the potential to detect early-stage lung cancer would be developed.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document