Biocompatibilidade e anti colorretal | Kunming ímãs permanentes co., ltd

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14127 (2022) Citar este artigo

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No presente trabalho, diferentes séries de nanopartículas de ferrita espinela (MFe2O4, Co0,5M0,5Fe2O4; M = Co, Mn, Ni, Mg, Cu ou Zn) foram obtidas por meio de abordagem sonoquímica. Em seguida, o método sol-gel foi empregado para projetar nanocompósitos magnetoelétricos core-shell revestindo essas nanopartículas com BaTiO3 (BTO). A estrutura e a morfologia das amostras preparadas foram examinadas por difração de pó de raios X (XRD), microscópio eletrônico de varredura (SEM) acoplado com espectroscopia de raios X de dispersão de energia (EDX), microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução (HR-TEM), e potencial zeta. A análise XRD mostrou a presença de ferrita espinela e fases BTO sem qualquer traço de uma fase secundária. Ambas as fases cristalizaram na estrutura cúbica. As micrografias SEM ilustraram uma aglomeração de grãos esféricos com orientação difásica não uniforme e diferentes graus de aglomeração. Além disso, o HR-TEM revelou planos de espaçamento D interplanares que estão em boa concordância com os da fase de ferrita espinélio e da fase BTO. Essas técnicas, juntamente com as análises de EDX, confirmaram a formação bem-sucedida dos nanocompósitos desejados. O potencial zeta também foi investigado. A influência biológica de (MFe2O4, CoMFe) MNPs e nanocompósitos magnetoelétricos core-shell (MFe2O4@BTO, CoMFe@BTO) foi examinada por ensaios de MTT e DAPI. Após 48 h de tratamentos, a atividade anticancerígena de MNPs e MENCs foi investigada em células de carcinoma colorretal humano (HCT-116) contra a citocompatibilidade de células normais não cancerosas (HEK-293). Foi estabelecido que os MNPs possuem capacidade anti-câncer de cólon, enquanto os MENCs exibiram um efeito de recuperação devido à presença de uma camada protetora de BTO biocompatível. O efeito hemolítico das hemácias dos NPs variou de não a baixo efeito hemolítico. Este efeito que pode ser atribuído à carga de superfície do potencial zeta, também o CoMnFe possui o potencial zeta estável e mais baixo em comparação com CoFe2O4 e MnFe2O4 também ao efeito protetor da casca. Essas descobertas abrem amplas perspectivas para aplicações biomédicas de MNPs como anticâncer e MENCs como promissores nanocarreadores de drogas.

As nanopartículas são bem conhecidas como sistemas de liberação de fármacos em biomedicina, pois podem vencer barreiras biológicas, minimizar as doses do fármaco que devem ser administradas1 e reduzir os efeitos colaterais. Nanocompósitos magnetoelétricos (MENCs) são o mais recente desenvolvimento na tecnologia de nanopartículas magnéticas. Os MENCs possuem propriedades magnéticas e novas propriedades elétricas2. O mecanismo de ação das MENCs no meio biológico se dá principalmente pela formação dos poros nas células cancerígenas3. As propriedades elétricas Vm das células cancerígenas diferem das células saudáveis de suas contrapartes. As células tumorais exibiram características bioelétricas distintas onde a análise eletrofisiológica de diferentes células tumorais mostrou uma despolarização (isto é, menos negativa) que favorece e como propriedade de um estado de crescimento celular rápido4,5,6. O potencial de membrana despolarizado torna as células tumorais mais suscetíveis à eletroporação, permitindo a entrega no interior das células através dos poros produzidos7. O campo elétrico gerado pelos MENCs pode ser variado através de muitos parâmetros, um deles é o tipo de fase magnética (núcleo) em MENCs core-shell.

O titanato de bário, BaTiO3 (conhecido como BTO), é um material inteligente que exibe uma característica piezoelétrica por meio da geração de polarização elétrica em resposta a deformações estruturais mínimas8. Foi afirmado que o BTO possui características biológicas, incluindo alta biocompatibilidade quando em contato com células biológicas. Portanto, tem sido considerado um material promissor em aplicações biomédicas9. Ciofani et ai. relataram a citocompatibilidade de BTO NPs em concentrações mais altas, como 100 μg/ml em células-tronco mesenquimais (MSCs)10. De acordo com a Ref.11, as NPs de ácido poli(láctico-co-glicólico)/BTO demonstraram seu papel na fixação celular e os efeitos na diferenciação e proliferação de osteoblastos e osteócitos.

0.05) in normal cells HEK-293 and further experiments are necessary to confirm the result. Figure 7 shows the cell viability for both cell lines treated with CoMFe@BTO (M = Ni, Cu, Mg, Zn, and Mn) MENCs. The presence of BTO coating layer inhibited the toxic and pro-apoptotic effects of CoMFe. The results revealed that cell viability was more favorable in case of BTO coating CoMFe@BTO (M = Ni, Cu, Mg, Zn, and Mn) MENCs as shown in Fig. 7 than with uncoated ones. BTO exhibited recovery effect on HEK-293 and HCT-116 cells and no indication were observed of mass death of both cell lines which confirmed that CoMFe@BTO MENCs may not be toxic. Generally, we have observed that MENCs either maintain the cell viability or promote the cell proliferation within the certain composites. This may be related to the presence of BTO shell. It is a piezoelectric nanomaterial and possesses an ability to act as an active substrate to promote cellular growth under physiological environment9. BTO can generates an electric stimulation as response to transient structure deformation due to the migration and attachment of cells8. The generated electrical pulses are transmitted to the surrounding cells which promotes the cell signaling pathways and stimulates Ca2+-calmodulin pathway that responsible for synthesis the growth factor and enhance the cell growth56,57. G. Genchi et al. used BTO NPs to promote tissue regeneration. They have shown that the presence of BTO NPs in the scaffold was able to enhance the growth rate and proliferation of H9c2 myoblasts after 72 h58. BTO is the most promising nanomaterial with huge potential in a wide range of nanomedicine applications. Owing to its good biocompatibility, protectivity and its applicability in multifunctional theranostic systems including drug delivery, cell stimulation, and tissue engineering58./p> 5%) hemolytic29. It has been observed that all the formulation in this study at the lowest concentration 33 µg/0.1 ml either core (MFe2O4, CoMFe2O4; M = Ni, Co, Mn, Mg, Zn, and Cu) MNPs or core–shell (MFe2O4@BTO, CoMFe2O4@BTO; M = Ni, Co, Mn, Mg, Zn, and Cu) MENCs showed nonhemolytic effect (0–2%). In contrast, the highest concentration 276 µg/0.1 ml exhibited a slightly to high hemolytic effect (> 5%) as detailed in Table 3 and Fig. 12. Upon close analysis, the presence of a biocompatible BTO layer plays a crucial role in terms of reducing the hemolytic effect of different core formulations even with the highest concentration as shown in Fig. 12. The large surface-to-volume ratio is one of the most important parameters of NPs where the smaller size of particle, the larger surface area they have. Although NPs possess the advantage of large loading drug due to large surface area, however; they promote the reaction of oxygen with tissues and creating free radicals47 which is oxidative stress factor on the cell. It has been acknowledged from literatures that the cytotoxicity and human cells apoptosis are generally based on the ROS production and oxidative stress due to the exposing to MNPs61,62,63. Several studies reported that the blocking of nanoparticles ROS leads to minimize their interaction with RBCs membrane and therefore their potential hemolytic effect64. Therefore, uncoated MNPs might be cytotoxic due to the direct contact with cells65./p>