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Effect of magnetic nanoparticles on tobacco BY-2 cell suspension culture.

Published date 2012 Dec 20

Effect of magnetic nanoparticles on tobacco BY-2 cell suspension culture.

タバコBY-2細胞懸濁培養に関する磁気ナノ粒子の効果。

Published date

2012-12-20

Author

Olga Krystofova, Jiri Sochor, Ondrej Zitka, Petr Babula, Vit Kudrle, Vojtech Adam, Rene Kizek

Affiliation

Department of Chemistry and Biochemistry, Faculty of Agronomy, Mendel University in Brno, Zemedelska 1, CZ-613 00 Brno, Czech Republic. olga.krystofova@seznam.cz

Abstract

Nanomaterials are structures whose exceptionality is based on their large surface, which is closely connected with reactivity and modification possibilities. Due to these properties nanomaterials are used in textile industry (antibacterial textiles with silver nanoparticles), electronics (high-resolution imaging, logical circuits on the molecular level) and medicine. Medicine represents one of the most important fields of application of nanomaterials. They are investigated in connection with targeted therapy (infectious diseases, malignant diseases) or imaging (contrast agents). Nanomaterials including nanoparticles have a great application potential in the targeted transport of pharmaceuticals. However, there are some negative properties of nanoparticles, which must be carefully solved, as hydrophobic properties leading to instability in aqueous environment, and especially their possible toxicity. Data about toxicity of nanomaterials are still scarce. Due to this fact, in this work we focused on studying of the effect of magnetic nanoparticles (NPs) and modified magnetic nanoparticles (MNPs) on tobacco BY-2 plant cell suspension culture. We aimed at examining the effect of NPs and MNPs on growth, proteosynthesis - total protein content, thiols - reduced (GSH) and oxidized (GSSG) glutathione, phytochelatins PC2-5, glutathione S-transferase (GST) activity and antioxidant activity of BY-2 cells. Whereas the effect of NPs and MNPs on growth of cell suspension culture was only moderate, significant changes were detected in all other biochemical parameters. Significant changes in protein content, phytochelatins levels and GST activity were observed in BY-2 cells treated with MNPs nanoparticles treatment. Changes were also clearly evident in the case of application of NPs. Our results demonstrate the ability of MNPs to negatively affect metabolism and induce biosynthesis of protective compounds in a plant cell model represented by BY-2 cell suspension culture. The obtained results are discussed, especially in connection with already published data. Possible mechanisms of NPs' and MNPs' toxicity are introduced.

 

ナノ材料は例外がそれらの大きい表面に基づく構造である。
そして、それは反応性と修正の可能性と密接に関係がある。
これらの特性のため、ナノ材料が繊維工業(銀のナノ粒子による抗菌織物)、電子機器(高解像度画像診断、分子レベルの論理回路)と薬剤で使われる。
医学は、ナノ材料の使用で最も重要な分野の1つを意味する。
彼らは、標的治療(感染症、悪性疾患)または画像診断(造影剤)に関連して調査される。
ナノ粒子を含むナノ材料には、医薬の目標とされた輸送で、大きなアプリケーション可能性がある。
しかしながら、ナノ粒子(それは慎重に解決されなければならない)の若干の陰性特性が、水様の環境と特にそれらの可能性がある毒性で不安定性につながっている疎水性としてある。
ナノ材料の毒性についてのデータは、まだ不足している。
この事実のため、本研究において、我々はタバコBY-2植物細胞懸濁培養に関して磁気ナノ粒子(NPs)と修飾された磁気ナノ粒子(MNP)の結果を調査することに集中した。
我々はNPsの効果を調べることを意図した、そして、発育(タンパク質合成) ― 総蛋白含有量(チオール) ― に関するMNPは減少して(GSH)、グルタチオン、phytochelatins PC2-5、グルタチオンS-transferase(GST)活性とBY-2細胞の抗酸化剤活動の陽性原子価を増加させた(GSSG)。
細胞懸濁培養の成長に関するNPsとMNPの効果が中等度であるだけだったのに対して、有意な変化は他の全ての生化学パラメータで検出された。
タンパク質含有量、phytochelatinsレベルとGST活性における有意な変化は、MNPナノ粒子治療で治療されるBY-2細胞で観察された。
変化は、NPsの使用の場合も、明らかに明白だった。
我々の結果は負に代謝に影響を及ぼすMNPの能力を示して、BY-2細胞懸濁培養によって見受けられる植物細胞モデルで、保護合成物の生合成を誘発する。
特にすでに発表されたデータに関連して、得られた結果は検討される。
NPsの、そして、MNPの毒性の可能性がある機序は、導入される。


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