银纳米粒子在活细胞中的进化时空地图
Neng Yan1, Yan Wang1, Tin Yan Wong2
1MOE Key Laboratory of Groundwater Quality and Health, School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China.
ACS nano
|December 10, 2024
概括
银纳米粒子 (AgNPs) 在细胞内转化为有毒的银离子 (Ag+) 和二次银纳米粒子 (Ag0NPs). 本研究可视化了这些转化,揭示了Ag+是主要的毒性驱动因素,并详细介绍了AgNP生物转化途径.
科学领域:
- 环境纳米技术 环境纳米技术
- 细胞生物学 细胞生物学
- 生物化学 生物化学
背景情况:
- 生物累积的银纳米粒子 (AgNPs) 可以转化,释放有毒的银离子 (Ag+) 并形成二次银纳米粒子 (Ag0NPs).
- 不完全理解AgNPs,Ag+和Ag0NPs的精确相互转换和细胞命运.
研究的目的:
- 开发和应用一种新的生物成像方法,可可视化AgNPs,Ag0NPs和Ag+在活细胞中的生物分布和生物转化.
- 量化评估AgNPs,Ag0NPs和Ag+的相对毒性贡献.
- 阐明AgNP及其副产品的转化途径和细胞位置.
主要方法:
- 结合聚合诱导的辐射与无标签的共聚焦散射和高光谱成像用于定量生物成像.
- 监测活藻细胞中的AgNP,Ag0NP和Ag+动态.
- 评估细胞反应,包括谷氨的产生和谷氨还原酶的活性.
主要成果:
- AgNP溶解,释放Ag+,在特定条件下转化为Ag0NP (藻类细胞外聚合物质和光).
- Ag+是AgNP毒性的主要因素,其次是Ag0NPs和AgNPs.
- 大约9%的累积AgNP在24小时内转化,其中4.7%为Ag+和4.3%为Ag0NP,显示出明显的细胞局部.
- 暴露于AgNP显著提高了藻类谷氨的产量 (38.3倍增加了谷氨还原酶活性).
结论:
- 这项研究提供了AgNPs,Ag+和Ag0NPs在活细胞内的生物转化和转移的直接可视化和定量数据.
- 这些发现区分了各种银物种的毒性,并突出了Ag+作为主要的毒剂.
- 上调的谷氨还原酶活性表明细胞防御机制可能与Ag0NP形成有关.
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