블로그

Jul 02, 2023

플레이트 리더를 사용하여 포유류 세포에서 형광 나노입자 흡수 정량화

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20146(2022) 이 기사 인용 1988 액세스 1 인용 인용 5 Altmetric Metrics 세부 정보 나노입자 응용 분야의 급속한 확장에 맞춰,

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20146(2022) 이 기사 인용

1988년 액세스

1 인용

5 알트메트릭

측정항목 세부정보

나노입자 응용 분야의 급속한 확장에 맞춰 나노입자가 생물학적 개체와 상호 작용하는 방식을 조사하려면 다양한 도구가 필요합니다. 나노입자의 세포 흡수를 측정하기 위해 많은 분석법이 개발되었지만 지금까지 대부분의 방법은 힘들고 종종 비정량적입니다. 여기서 우리는 플레이트 리더를 사용하여 형광 표지된 나노입자의 세포 흡수 수준에 대한 쉽게 접근할 수 있고 강력한 정량적 측정 방법을 개발했습니다. 실험 설계에서 측정 변동으로 이어질 수 있는 잠재적인 문제가 식별되고 해결되었습니다. 예를 들어, 세포 수의 차이로 인한 시료의 형광 강도의 변화를 세포 수에 해당하는 물리적 값인 광학 밀도로 정규화했습니다. 세척 횟수와 시료 취급 온도는 각각 잔류 나노입자에 의한 간섭과 세포에서 나노입자의 유출 가능성을 최소화하도록 최적화되었습니다. 개발된 분석법은 형광 표지된 50 nm 폴리스티렌 비드의 세포 흡수를 측정하기 위해 림프구 세포주 Jurkat을 사용하여 시연되었으며, 폐암종 세포주 A549 및 다른 림프구 세포주 RPMI8226을 사용하여 그 적용 가능성을 추가로 확인했습니다.

최근 나노기술의 발전은 의료1, 식품2, 화장품3 산업에 다양한 기회를 제공하는 동시에 잠재적인 독성에 대한 우려도 제기합니다4,5. 나노물질의 성능과 안전성을 규명하기 위해서는 다양한 생물학적 실험을 통해 만남과 인식 - 내부화 - 밀매 - 유통 - 유출로 구성된 나노물질의 수명주기를 이해해야 합니다. 나노입자 흡수는 만남, 인식 및 내면화를 포함한 광범위한 과정입니다6. 사용량에 따라 전달을 늘리거나 무분별한 섭취를 방지하기 위해 섭취 수준을 조절해야 합니다. 예를 들어, 의료 응용 분야에서는 대식세포에 의한 나노입자 제거를 피해야 하지만7, 표적 기관으로의 나노입자 전달 효율은 향상되어야 합니다. 포유류 세포7,8,9, 원핵생물10, 식물11 등을 대상으로 광범위한 나노물질 흡수 연구가 수행되었습니다. 세포 흡수는 크기, 모양, 표면 전하를 포함한 나노입자의 물리적 특성뿐만 아니라 세포 유형 및 세포 주기를 포함한 실험 조건과 같은 다양한 매개변수6,12에 의해 좌우됩니다. Åberg et al.15의 정교한 실험에서 밝혀진 바와 같이 나노입자 흡수에는 세포 간 가변성이 존재합니다.

나노물질의 흡수를 정량화하기 위해 수많은 분석이 사용되었습니다16. 가장 일반적으로 사용되는 기술은 전자17,18,19 또는 광학 현미경20,21을 기반으로 하는 기술입니다. 산란 및 형광과 같은 광학적 특성의 측정은 유세포 분석기8,10,14 및 마이크로플레이트 리더19,22,23,24,25,26,27를 사용한 정량화에도 사용되었습니다. ICP 질량 분석법28 및 ICP 원자 방출 분광법26,29과 같은 유도 결합 플라즈마(ICP) 기반 기술은 세포의 나노입자를 정량화하는 또 다른 유용한 도구이지만 파괴적이며 금속 입자에만 적용할 수 있습니다. 투과 X선 현미경, 전체 세포 단층 촬영, 초분광 이미징과 같은 다른 기술도 채택되었지만 적용은 제한적입니다. 세포와 조직의 나노입자 정량화를 위한 다양한 기술이 존재하지만 일반적으로 사용되는 보다 신뢰할 수 있고 재현 가능하며 상호 비교할 수 있는 기술이 여전히 요구됩니다30.

플레이트 판독기는 금속 이온만큼 작은 것부터31 세포 회전타원체만큼 큰 것까지 광범위한 측정 응용 분야에서 사용됩니다. 이들의 다중 모드 및 높은 처리량 기능은 증식, 사멸, 효소 활성 및 기타 표현형 분석을 포함한 다양한 세포 기반 분석의 개발을 촉진했습니다. 액체 취급 및 환경 제어 시스템의 최근 발전과 결합하여 더욱 정교한 동적 해석이 가능해졌습니다. 무엇보다도 플레이트 리더는 높은 기술이 필요하지 않고 조작이 간편하여 다양한 방법으로 사용할 수 있는 장비입니다.