Deposição de nanopartículas de conversão ascendente modificadas em vidro por um método assistido por laser para melhorar o desempenho da cultura celular

Resumo

Uma superfície adequada é vital para manter ou mesmo promover a função e comunicação das células. Recentemente, estudos mostram que revestimentos nanoestruturados podem ter um potencial para melhorar a adesão celular. No entanto, dificilmente minimiza a contaminação usando a tecnologia de revestimento de solução tradicional. A técnica de evaporação a laser pulsado assistida por matriz (MAPLE) é um processo livre de contaminação e demonstra um processo eficiente para depositar biopolímero sem danificar seu backbone na superfície de vários substratos. Aqui, nanopartículas de conversão ascendente (NaGdF ₄ :Yb ³⁺ , Er ³⁺ ) com / sem modificação da imunoglobulina G (IgG) foram produzidos por um método de síntese em um único recipiente. O tamanho médio das nanopartículas de conversão ascendente (UCNPs) é 50 ± 8 nm. IgG bio-conjugado na superfície de UCNPs pode ser observado diretamente por microscópio eletrônico de transmissão (TEM). O sistema MAPLE utilizando um laser Nd:YAG (λ =532 nm, ν =10 Hz) é aplicado para depositar UCNPs com / sem modificação de IgG no fundo de vidro da placa de cultura. Além disso, o comportamento das células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) cultivadas nas placas de cultura revestidas com UCNPs com / sem IgG foram estudadas em comparação com a amostra controle, vidro revestido com gelatina. Nenhum efeito tóxico é imposto às células. Os resultados deste trabalho indicam que a deposição de UCNPs com / sem anticorpo pela técnica de MAPLE pode potencializar a adesão e proliferação de células.

Introdução

As células epiteliais podem ser encontradas nas superfícies interna e externa do corpo humano, incluindo pele, intestinos, vias aéreas e trato reprodutivo. As células epiteliais não apenas fornecem uma proteção contra a sujeira e micróbios, mas também exibem funções importantes, por exemplo, alongamento, rastros, etc. [1]. Portanto, as células epiteliais têm sido amplamente utilizadas na engenharia e regeneração de tecidos. A interação entre as células epiteliais e a superfície dos substratos é vital para manter a função e a comunicação das células. Normalmente, um revestimento à base de proteína, por exemplo, colágeno de cauda de rato, é aplicado para permitir que as células epiteliais cresçam na placa de Petri, ou vidro, para estudos adicionais. Recentemente, nanomateriais revestidos em um substrato demonstraram potencial para o controle do crescimento de células utilizando morfologias finas, texturas / padrões especiais do revestimento nanoestruturado [2,3,4]. Além disso, os nanomateriais luminescentes mostraram vantagens significativas sobre o corante orgânico tradicional no estudo da interação célula-célula e superfície celular devido às suas propriedades fotoluminescentes altamente estáveis. É interessante descobrir a interação de células e uma superfície revestida com nanoestruturas luminescentes modificadas por proteínas.

O fenômeno de conversão ascendente, investigado pela primeira vez em 1959, é a absorção sequencial de dois ou mais fótons para emitir uma luz com alta energia [5, 6]. As nanopartículas de conversão ascendente dopada com lantanídeo (UCNPs) consistem em três componentes diferentes, incluindo ativador, sensibilizador e matriz hospedeira. Os íons lantanídeos, como Er ³⁺ , Ho ³⁺ e Tm ³⁺ podem desempenhar um papel como ativadores, uma vez que possuem estruturas únicas de nível de energia [7,8,9,10,11]. Yb ³⁺ íon é o sensibilizador mais comum que pode ser aplicado para transferir a energia da luz excitada para os ativadores [12,13,14]. Ambos os materiais óxidos e materiais de flúor são normalmente usados ​​como o hospedeiro do cristal [15,16,17]. Nanopartículas de conversão ascendente, que emitem luz da faixa visível para a faixa do infravermelho próximo sob a excitação da luz infravermelha próxima (NIR), podem ser aplicadas na bioimagem de tecido profundo por causa do coeficiente de espalhamento mais baixo da luz NIR conhecida como "janela terapêutica ”[18]. Recentemente, várias modificações de superfície de UCNPs foram desenvolvidas para marcação / detecção biológica [19, 20]. Por exemplo, a avidina foi conjugada com ácido hexanodioico (HAD) modificado na superfície de UCNPs para demonstrar a interação com anticorpos [21]. UCNPs de núcleo-shell modificados por ssDNA são desenvolvidos para detectar oligonucleotídeos específicos [24].

Por outro lado, a imunoglobulina G (IgG), um anticorpo encontrado no sangue e líquido extracelular, controla a infecção do tecido. As interações entre IgG e nanopartículas têm sido estudadas, por exemplo, IgG pode ser usado como um modelo para produzir nanopartículas de ouro e nanopartículas magnéticas modificadas por IgG para marcar células bacterianas [22, 23]. No entanto, apenas alguns estudos foram relatados sobre a modificação de IgG em UCNPs para cultura de células ou cultura de tecidos.

Métodos convencionais, tais como métodos sol-gel, spin coating e evaporação de solvente, foram aplicados em depósito de nanopartículas modificadas por biomoléculas em um substrato para ensaio biomédico [27, 28]. No entanto, métodos de revestimento em solução para deposição de proteínas ou nanoestruturas baseadas em proteínas dificilmente minimizam a contaminação. A deposição a laser exibe espessura bem controlada e evita a contaminação da operação que ocorre nas deposições químicas. Muito poucas técnicas de deposição a laser foram usadas para desenvolver uma superfície baseada em proteínas para cultura de células.

Ao contrário dos métodos convencionais de deposição física, a técnica de evaporação a laser pulsado assistida por matriz (MAPLE) não faz a ablação direta dos materiais alvo; em vez disso, a maior parte da energia do laser é absorvida pelo solvente congelado (matriz) [24, 25]. Em um processo MAPLE, os materiais alvo dispersos em um solvente altamente volátil (matriz) são introduzidos no suporte alvo resfriado com nitrogênio líquido [26,27,28,29,30]. Sob a irradiação do laser, os materiais alvo podem ser transportados para o substrato com solvente de evaporação. A técnica APLE tem sido aplicada em vários campos, incluindo sensores, dispositivos eletrônicos orgânicos, administração de drogas, revestimento de implantes, etc. [31,32,33,34,35]. No entanto, poucos trabalhos foram relatados sobre o efeito do substrato com nanopartículas de biomolécula / proteína depositadas em MAPLE no desempenho da cultura de células.

Neste estudo, produzimos UCNPs (NaGdF ₄ :Yb ³⁺ , Er ³⁺ ) e UCNPs modificados com imunoglobulina G (IgG) (UCNPs-IgG) por método hidrotérmico. Em seguida, os UCNPs com / sem modificação de IgG foram diretamente depositados no fundo de vidro de uma placa de cultura de células usando um processo MAPLE com 532 nm Nd:YAG laser. As células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) foram semeadas no vidro depositado com UCNPs para investigar a citotoxicidade do revestimento de UCNPs e os comportamentos das células na superfície tratada com UCNPs.

Métodos / Experimental

Materiais

Hexa-hidrato de nitrato de gadolínio (III) (Gd (NO ₃ ) ₃ · 6H ₂ O, cristais e grumos, 99,9% de traços de base de metais), nitrato de itérbio (III) pentahidratado (Yb (NO ₃ ) ₃ · 5H ₂ O, 99,9% de traços de base de metais), nitrato de érbio (III) pentahidratado (Er (NO ₃ ) ₃ · 5H ₂ O, 99,9% de traços de base de metais), fluoreto de sódio (NaF, BioReagent, adequado para cultura de células de inseto, ≥ 99%), polietilenimina ramificada (PEI, Mw médio ~ 800 por LS, Mn médio ~ 600 por GPC), anti-humano Foram adquiridos anticorpos IgG (específicos para Fab) -FITC produzidos em cabra (anticorpo isolado por afinidade, solução aquosa tamponada), dicloridrato de 4 ′, 6-diamidina-2′-fenilindol (DAPI) e isotiocianato de Phalloidina-Tetrametilrodamina B (Phalloidina-TRITC) da Sigma-Aldrich. O etilenoglicol (EG) foi adquirido na Fisher Chemical. O isopropanol (2-propanol) foi adquirido na Caledon Laboratory Chemical.

Síntese de UCNPs com e sem IgG usando um processo One-Pot

Os UCNPs (NaGdF ₄ :Yb ³⁺ , Er ³⁺ ) foram sintetizados por um método de um único recipiente modificado [36]. Resumidamente, 720 mg de Gd (NO ₃ ) ₃ · 6H ₂ O, 170 mg de Er (NO ₃ ) ₃ · 5H ₂ O, 160 mg de Yb (NO ₃ ) ₃ · 5H ₂ O e 20 ml de etilenoglicol foram adicionados a um frasco de três tubuladuras. Em seguida, 0,7 g de PEI foram adicionados suavemente ao frasco. Em seguida, 336 mg de NaF dissolvidos em 10 ml de etilenoglicol foram adicionados gota a gota ao frasco. A mistura foi aquecida a 200 ° C e refluxada por 6 h em proteção de nitrogênio. Os produtos da reação foram recolhidos por centrifugação e lavados várias vezes com etanol / água destilada. O produto foi seco a 60 ° C.

Os anticorpos IgG foram modificados na superfície de UCNPs por ligações amida. Como mostrado na Fig. 1, 15 mg de pó de UCNPs foram dissolvidos em 15 ml de água destilada. Em seguida, 5 ml de solução salina tamponada com borato (BBS, pH =8) e 20 μg de IgG foram adicionados à solução. A solução foi agitada à temperatura ambiente durante 2 h. O produto foi lavado e recolhido por centrifugação.

Esquema do método one-pot para a produção de UCNPs e UCNPs-IgG

Deposição de UCNPs com / sem IgG por MAPLE

O processo de deposição do laser foi realizado por equipamento MAPLE 2000 (projeto 206, PVD Products, Inc., EUA) afiliado a um laser Nd:YAG de 532 nm. O processo de deposição é mostrado na Fig. 2. Nanopartículas alvo foram dissolvidas em isopropanol com uma concentração de 1% em peso. A mistura foi congelada no suporte alvo resfriado por nitrogênio líquido. Nenhum outro aditivo ou surfactante adicional foi usado neste processo.

Esquema da deposição de UCNPs e UCNPs-IgG usando a técnica MAPLE

Além disso, o laser Nd:YAG de 532 nm foi aplicado com frequência de laser a 10 Hz e o τ _fwhm ≅ 200 μs. O tamanho da área do ponto do laser era de 0,63 cm ² e a fluência do laser era 150 mJ / cm ² . Os substratos de vidro foram tratados com uma solução de gelatina a 2% em peso que foi fixada no suporte do substrato e a temperatura dos substratos foi de 25 ° C durante todo o processo do experimento. O processo de deposição do laser foi conduzido sob 1 × 10 ⁻⁶ Torr. De acordo com nossos estudos anteriores [42, 43], o tempo de deposição foi ajustado para 2 h. A distância substrato-alvo foi de 4,5 cm (configuração vertical). O suporte do alvo e o suporte do substrato rodaram (alvo:10 rpm, substrato:25 rpm) durante o período de irradiação do laser.

Caracterizações de materiais

UCNPs e UCNPs-IgG antes da deposição de MAPLE foram caracterizados por microscópio eletrônico de transmissão (TEM, Philips CM-10, operando a 80 kV). Os espectros de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) dos UCNPs e UCNPs-IgG foram obtidos por um espectrômetro Bruker Vector 22 FTIR (faixa de varredura 600 cm ^-1 ~ 4500 cm ⁻¹ , resolução 4 cm ⁻¹ , 64 varreduras). As propriedades de fotoluminescência de UCNPs foram estudadas usando o Espectrofluorômetro QuantaMaster ™ 40 (Horiba Canada — Photon Technology International Inc.). O crescimento de células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) na superfície do vidro com / sem as deposições de nanopartículas foi investigado por um microscópio confocal (Zeiss LSM 5 Duo Vario Microscope). O microscópio eletrônico de varredura Hitachi S-3400 N acoplado ao sistema INCA PentaFET-x3 EDX (Oxford Instruments) foi aplicado para realizar a espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX).

Estudo sobre comportamentos celulares

Células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs, American Type Culture Collection) foram aplicadas para estudar a biocompatibilidade de UCNPs com / sem modificação de IgG após o tratamento de deposição de laser. As HUVECs foram semeadas na superfície de vidro depositada com UCNPs e UCNPs-IgG. O substrato de vidro tratado com solução de gelatina a 2% em peso (sem UCNPs) é usado como controle após o tratamento de deposição de MAPLE. As amostras depositadas foram embebidas em meio MCDB (10% soro fetal bovino, 1% penicilina e anfotericina B) para a semeadura dos HUVECs. Os HUVECs foram cultivados a 37 ° C durante 24 h. HUVECs foram fixados na superfície dos substratos com formalina a 4% por 2 h para a obtenção da imagem confocal (Zeiss LSM 510 Duo). As células foram coradas com Phalloidin-TRITC e DAPI. As amostras foram lavadas com PBS (pH 7,4) e tratadas com o agente anti-fade.

Estudo sobre citotoxicidade

As HUVECs foram cultivadas em meio MCDB (10% de soro fetal bovino, 1% de penicilina e anfotericina B) na superfície das amostras depositadas. Após a transferência para placas de cultura, as células foram cultivadas por 24 h (37 ° C, 5% CO ₂ ) na superfície das amostras. Aproximadamente 100.000 células foram semeadas na superfície de cada amostra (com / sem deposição de UNCPs). Todas as amostras, incluindo o controle, os substratos de vidro com a deposição de, UCNPs e UCNPs-IgG foram medidos em triplicata. Em seguida, o agente MTT (brometo de 3- (4, 5-dimetil tiazolil-2) -2, 5-difenil tetrazólio) foi adicionado ao meio celular e as células foram incubadas por 3 h. O meio celular foi removido e os poços foram lavados duas vezes com PBS. Em seguida, DMSO foi adicionado a cada poço para dissolver o formazan. O líquido foi transferido para as placas de 96 poços e analisado com o leitor bio-cinético a 490 nm (Bio-Tek Instruments EL340I Microplate Reader).

Resultados e discussão

Caracterização de UCNPs / UCNPs-IgG antes da deposição de MAPLE

Os anticorpos IgG foram conjugados em UCNPs modificados com amina através de ligações amida. Os UCNPs com / sem IgG foram caracterizados por TEM. A Figura 3a é a micrografia TEM de UCNPs cúbicos. O tamanho médio dos UCNPs é estimado em 50 ± 8 nm. A pequena inserção da Fig. 3a é a micrografia de alta resolução TEM (HRTEM). UCNPs têm estruturas altamente cristalinas. A distância interplanar medida entre dois planos de rede adjacentes foi de 0,312 nm, correspondendo a um plano (1 1 1) de fase cúbica NaGdF ₄ (JCPDS 27-0697). A Figura 3b é a micrografia TEM de UCNPs conjugado com IgG (UCNPs-IgG). Os UCNPs modificados com anticorpos mantiveram a forma cúbica e o tamanho médio das partículas é de cerca de 54 ± 8 nm. Os anticorpos IgG bioconjugados em UCNPs podem ser observados diretamente por TEM como mostrado na Fig. 3b, marcados com um círculo vermelho. O tamanho dos anticorpos IgG é de cerca de 10 ± 5 nm, que é semelhante ao cálculo teórico e às medidas experimentais [44, 45].

Micrografias TEM de a UCNPs e b UCNPs-IgG antes da deposição de MAPLE

A estrutura cristalina de UCNPs (NaGdF ₄ :Yb ³⁺ , Er ³⁺ ) foi revelado pelo padrão de difração de pó de raios-X (XRD) como mostrado na Fig. 4. Quatro picos a 32 °, 37 °, 54 ° e 65 ° no perfil de XRD são atribuídos a (111), (200), ( 220), e (311) planos de cristal, que é o mesmo com o padrão XRD padrão de fase cúbica NaGdF ₄ (JCPDS 27-0697) e referências [36, 37]. Ambas as medidas HRTEM e XRD confirmam a estrutura cristalina dos UCNPs.

Perfil de XRD de NaGdF ₄ :Er ³⁺ , Yb ³⁺ nanopartículas de conversão ascendente

Para investigar melhor a bioconjugação de IgG em UCNPs, foi empregada a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Conforme mostrado na Fig. 5, as bandas de vibração de flexão dos grupos amina são observadas a 1515 cm ⁻¹ e 1511 cm ⁻¹ nos espectros de UCNPs e UCNPs-IgG, uma vez que os anticorpos PEI e IgG possuem grupos amino. Os picos em 2987 cm ⁻¹ , 2900 cm ⁻¹ e 1400 cm ⁻¹ pode ser atribuído às vibrações de alongamento de -CH ₂ - e ligações C-C, respectivamente. A banda de vibração de alongamento do grupo hidroxila (-OH) é observada em 3673 cm ⁻¹ no espectro de UCNPs-IgG devido ao grupo carboxila de IgG. O pico em 1249 cm ⁻¹ e 1650 cm ⁻¹ são atribuídos ao alongamento das bandas de vibração da ligação carbono-oxigênio e ligação amida, respectivamente, no espectro dos UCNPs modificados por IgG. Esses picos revelam a presença de anticorpos IgG na superfície do UCNPs-IgG.

Espectros de FTIR de UCNPs-IgG e UCNPs, respectivamente, feitos por processo one-pot

Caracterização de UCNPs com / sem IgG após a deposição de MAPLE

UCNPs e UCNPs-IgG foram depositados pelo processo MAPLE em placas de cultura de células com fundo de vidro. A superfície do vidro antes e após a deposição dos UCNPs e UCNPs-IgG, respectivamente, foram caracterizadas pela espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX). A Figura 6 mostra a presença de elementos de gadolínio (Gd), érbio (Er), itérbio (Yb) e flúor (F) em amostras de vidro revestidas com UCNPs (Fig. 6a) e UCNPs-IgG (Fig. 6b), respectivamente. Além disso, foi medida a fotoluminescência de UCNPs e UCNPs-IgG após a deposição de MAPLE com maior tempo de irradiação. As emissões de verde (540 nm) e vermelho (650 nm) podem ser observadas sob a excitação de 980 nm, conforme mostrado no Arquivo adicional 1:Figura S1 no arquivo de suporte. Nota-se que a intensidade de emissão é ligeiramente diferente entre as amostras de UCNPs com e sem IgG, o que pode ser causado por defeitos de superfície, ou erro de medida. Um estudo mais aprofundado será conduzido. Consequentemente, a deposição de MAPLE pode manter a estrutura e propriedades de UCNPs com / sem IgG.

Espectros EDX de a amostras após tratamento com MAPLE e b amostras sem tratamento MAPLE (vidro nu)

FTIR foi usado para investigar revestimentos UCNPS e UCNPs-IgG feitos pela técnica MAPLE em comparação com a amostra de vidro puro. Os espectros de FTIR das amostras depositadas com UCNPs, UCNPs-IgG pela deposição de MAPLE e amostra em branco (substrato de vidro nu) são exibidos na Fig. 7. As bandas de vibração de alongamento de grupos –OH a 3648 cm ⁻¹ é atribuído ao grupo carboxila de IgG, que é apenas observado no espectro-1, isto é, revestimento de UCNPs-IgG. Este resultado indica a existência de UCNP-IgG na superfície dos substratos. No espectro-2 (revestimento UCNPs), a banda de vibração de flexão em 1575 cm ⁻¹ é atribuído ao grupo amina modificado nos UCNPs, enquanto a banda de vibração de curvatura do grupo amina dificilmente é observada no espectro-1 (UCNPs-IgG) devido ao sucesso da bioconjugação. Consequentemente, a técnica MAPLE é capaz de manter as propriedades e microestruturas dos UCNPs modificados com anticorpos.

Espectros de FTIR de vidro nu e vidro revestido com UCNPs-IgG e UCNPs, respectivamente

Em comparação com o espectro do vidro nu (espectro-3), as bandas de vibração de alongamento dos grupos metileno são em torno de 2985 cm ⁻¹ e 2900 cm ⁻¹ no espectro-1 e no espectro-2 devido aos grupos funcionais baseados em carbono na superfície dos UCNPs. É notado que os picos de revestimentos na Fig. 7 são significativamente mais fracos do que os picos na Fig. 5, que são causados ​​pelas baixas quantidades de nanopartículas depositadas na superfície do substrato e as mudanças de espectros em 1250 cm ^-1 na Fig. 7, em comparação com a Fig. 5, decorre do efeito do substrato de vidro.

Comportamentos celulares nos diferentes revestimentos

Os métodos tradicionais para células HUVEC requerem o revestimento de uma camada de proteína que é usada como nosso controle no estudo do desempenho da cultura de células. Portanto, três revestimentos diferentes neste estudo são (1) controle (vidro revestido com gelatina), (2) vidro revestido com UCNPs e (3) vidro revestido com UCNPs-IgG. A Figura 8 apresenta as micrografias microscópicas confocais de células cultivadas em diferentes superfícies por 24 h. As quantidades de HUVECs crescendo na superfície revestida com UCNPs e UCNPs-IgG, respectivamente, são semelhantes às do controle. No entanto, o comportamento das células HUVEC que crescem nas superfícies modificadas com UCNPs-IgG melhorou dramaticamente no primeiro período de cultura de 24 horas. Os comportamentos de crescimento das células dentro do período de cultura incluíram a área das células, o comprimento das conexões, o comprimento das células e o número total de células na superfície das amostras foram investigados e analisados.

Micrografias confocais de HUVECs na superfície de a controle, b UCNPs e c UCNPs modificados por IgG

A Figura 9 mostra a análise estatística dos comportamentos celulares após a cultura de 24 horas nas três superfícies diferentes. A área das células (Fig. 9a), o comprimento das conexões (Fig. 9b), o comprimento das células (Fig. 9c) e o número de células (Fig. 9d) foram investigados pelo software ImageJ. Os comprimentos das células são definidos como o maior valor de comprimento desta célula. O comprimento da conexão é definido como a distância entre a borda das pontas da célula e os núcleos da célula. Em comparação com as células que crescem na amostra de controle, a área celular das células HUVEC na superfície modificada com UCNPs e UCNPs-IgG aumenta com 11,2% e 22,2%, respectivamente; o comprimento das conexões das células HUVEC na superfície modificada com UCNPs e UCNPs-IgG aumenta com 12,5% e 17,5%; e o comprimento das células HUVEC na superfície modificada com UCNPs e UCNPs-IgG aumenta com 8,2% e 17,3%. Além disso, os resultados analisados ​​do número de células mostram que a quantidade de células na superfície da amostra baseada em UCNPs é cerca de 8% maior do que a do controle. Estes resultados indicam que tanto as amostras de UCNPs como as amostras de UCNPs-IgG são biocompatíveis com as células HUVECs, o que é consistente com os trabalhos anteriores [38]. O crescimento de células HUVEC cultivadas na superfície depositada com UCNPs e UCNPs-IgG foi promovido em termos de área celular, comprimento celular e comprimento de conexão. Estudos anteriores indicam que as nanoestruturas podem desencadear a ativação endotelial das células HUVEC [2,3,4, 39]. Foi relatado que a liberação de mediadores inflamatórios e a regulação positiva de moléculas de adesão de HUVECs seriam observadas quando expostas a uma variedade de nanopartículas [40]. Mediadores inflamatórios podem promover os efeitos da angiogênese e pró-angiogênese com base em estudos anteriores [2, 41]. Além disso, trabalhos recentes indicam que IgG pode promover a transformação semelhante à angiogênese de HUVECs [3].

HUVECs cultivados em diferentes revestimentos, incluindo controle, UCNPs, UCNPs-IgG: a área celular, b comprimento da conexão celular, c comprimento da célula e d número de células

Efeito do revestimento de UCNPs com / sem IgG na viabilidade celular

A viabilidade celular foi estudada usando células HUVEC cultivadas em diferentes superfícies. A Figura 10 mostra a viabilidade celular relativa em diferentes superfícies:controle (vidro revestido com gelatina), vidro puro, UCNPs depositados em substratos de vidro e UCNPs-IgG depositados em substratos de vidro. A viabilidade celular relativa do vidro nu, vidro revestido com UCNPs e vidro revestido com UCNPs-IgG foi de 99,6%, 105,44% e 103,96%, respectivamente. Alguns estudos mostram que PEI com alta concentração pode ter efeito tóxico, principalmente quando aplicado em alta concentração, mas o uso de PEI como ligante é aceitável e apresenta citotoxicidade desprezível [44,45,46,47]. Devido ao mecanismo do MAPLE, a quantidade de UCNPs / UCNPs-IgG na superfície do substrato é muito inferior ao limite (1 mg / ml). Claramente, a deposição de UCNPs e UCNPs-IgG no vidro pelo MAPLE não impõe efeitos tóxicos nas células HUVEC. Observa-se que os materiais biocompatíveis normalmente podem ter uma viabilidade celular relativa (> 85%) das células. [8]

Viabilidade celular de células HUVEC crescendo em vidro nu, revestimentos com UCNPs e UCNPs-IgG, respectivamente, e vidro revestido com gelatina usado como controle

Conclusões

Em resumo, os UCNPs e UCNPs-IgG foram sintetizados com sucesso pelo método one-pot e foram depositados em placas de cultura com fundo de vidro pela técnica MAPLE. Os resultados de TEM e FTIR revelam o sucesso da bioconjugação de IgG na superfície de UCNPs. O tamanho médio das partículas dos UCNPs é de 50 ± 8 nm. Os UCNPs modificados com anticorpos mantiveram a forma cúbica e o tamanho médio das partículas é de cerca de 54 ± 8 nm. A bioconjugação de IgG em UCNPs pode ser observada diretamente por TEM, que tem o tamanho médio de 10 ± 5 nm. Os espectros de FTIR também confirmaram a presença do grupo carboxila / ligação peptídica do anticorpo modificado na superfície de UCNPs. O processo de deposição de MAPLE foi usado para depositar UCNPs e UCNPs-IgG em substrato de vidro. Os resultados das medidas de EDX, FTIR e PL indicam a retenção de estruturas e propriedades de UCNPs e UCNPS após a deposição de MAPLE. Nosso estudo demonstra que o processo MAPLE pode alcançar a retenção das propriedades e estruturas do UCNP com / sem a modificação do anticorpo. Além disso, o desempenho da cultura de células foi estudado estatisticamente através da cultura da linha celular HUVEC nas diferentes superfícies tratadas com UCNPs e UCNPs-IgG, respectivamente, feitas pelo processo MAPLE. A área da célula, o comprimento da célula e o comprimento da conexão são muito importantes para apoiar uma confluência ideal e a formação de estruturas de microvasos. As superfícies de vidro tratadas com amostras de UCNPs e UCNPs-IgG pela técnica MAPLE não apresentam efeito tóxico para a linha celular HUVEC. Espera-se que a deposição de MAPLE de UCNPs e UCNPs-IgG possa ser aplicada na fabricação de novos dispositivos biológicos para engenharia de tecidos e regeneração de tecidos.

Abreviações

DAPI:

Dicloridrato de 4 ′, 6-diamidina-2′-fenilindol

EG:

Etilenoglicol

HUVEC:

Células endoteliais da veia umbilical humana

IgG:

Imunoglobulina G

MAPLE:

Evaporação de laser pulsado assistida por matriz

PEI:

Polietilenimina

Phalloidin-TRITC:

Isotiocianato de faloidina-tetrametilrodamina B

UCNPs:

Nanopartículas de conversão ascendente

Camada atômica depositada Memristor flexível à base de Hf0.5Zr0.5O2 com plasticidade sináptica de curto / longo prazo Material catódico de alto desempenho de FeF3 · 0,33H2O modificado com nanotubos de carbono e grafeno para baterias de íon-lítio