Plicní toxicita je termín pro jakékoliv škodlivé účinky, ke kterým dochází
při vstupu cizorodé látky do dýchacích cest. Nanomateriály jsou stále častěji
aplikovány zejména v oblasti medicíny, energetiky, elektrotechniky, stavebnictví, životního prostředí, kosmetiky a dalších. Nanomateriály pak mohou díky své reaktivitě potenciálně vést k toxicitě v důsledku škodlivých interakcí s buňkami. Cílem této práce proto bylo optimalizovat stanovení buněčné viability a glutathionu ke studiu toxicity in vitro. Zavedené metody jsme pak dále využili při studiu případného toxického vlivu různých typů nanomateriálů oxidu křemičitého v podmínkách in vitro.
K optimalizaci stanovení viability buněk, koncentrace glutathionu
a testování toxicity nanomateriálů jsme použili buněčnou linii adenokarcinomu
lidských plic A549. Vliv nanovláken na viabilitu buněk jsme posuzovali v závislosti na jejich koncentraci a době inkubace. Změnu životaschopnosti buněk
po expozici nanovláken jsme hodnotili WST-1 testem. Fluorometrickou detekci
pomocí fluorescenční sondy monochlorobiman jsme použili k detekci
intracelulárního antioxidantu glutathionu. Poškození mitochondrií jsme sledovali pomocí fluorescenční sondy JC-1 za použití fluorescenční mikroskopie.
Buňky A549 jsme inkubovali 0, 1, 4 a 24 hodin s nanovlákny o různé
koncentraci. Z výsledků WST-1 testu vyplývá, že toxicita nanovláken stoupá
s rostoucí koncentrací nanovláken a dobou inkubace. Koncentrace glutathionu
se snížila nejvíce po inkubaci buněk A549 s nanovlákny o nejvyšší koncentraci.
K poklesu potenciálu mitochondriální membrány také došlo v závislosti
na rostoucí koncentraci nanovláken po 24 hodinách inkubace.
Anotace v angličtině
Pulmonary toxicity is the term for any adverse health effects that occur
when an exogenous substance enters the respiratory tract. Nanomaterials are
increasingly being applied mainly in the fields of medicine, energy, electrical
engineering, construction, the environment, cosmetics and others. Nanomaterials
can potentially lead to toxicity due to their reactivity and adverse interactions within cells. The aim of this work was therefore to optimize the assay of cell viability and glutathione to study in vitro toxicity. We then used the introduced methods to study the potential toxic effects of different types of silica nanomaterials under in vitro conditions.
To optimize cell viability, glutathione concentration and nanomaterial
toxicity testing, we used the human lung adenocarcinoma cell line A549.
The influence of nanofibers on cell viability was assessed in relation to their
concentration and incubation time. The change in cell viability after exposure
of nanofibers was evaluated by the WST-1 test. Fluorometric detection using
the monochlorobimane fluorescent probe was used to detect the intracellular
glutathione antioxidant. Damage of mitochondria was monitored using
a fluorescent probe JC-1 using fluorescence microscopy.
Cells A549 were incubated for 0, 1, 4, and 24 hours with nanofibers
at various concentrations. The results of the WST-1 test showed that the toxicity of nanofibers increases with the increasing concentration of nanofibers and the incubation time. The concentration of glutathione decreased the most after incubation of A549 cells with the highest concentration of nanofibers. The decrease in the mitochondrial membrane potential also occurred in relation on the increasing concentration of nanofibers after 24 hours of incubation.
Plicní toxicita je termín pro jakékoliv škodlivé účinky, ke kterým dochází
při vstupu cizorodé látky do dýchacích cest. Nanomateriály jsou stále častěji
aplikovány zejména v oblasti medicíny, energetiky, elektrotechniky, stavebnictví, životního prostředí, kosmetiky a dalších. Nanomateriály pak mohou díky své reaktivitě potenciálně vést k toxicitě v důsledku škodlivých interakcí s buňkami. Cílem této práce proto bylo optimalizovat stanovení buněčné viability a glutathionu ke studiu toxicity in vitro. Zavedené metody jsme pak dále využili při studiu případného toxického vlivu různých typů nanomateriálů oxidu křemičitého v podmínkách in vitro.
K optimalizaci stanovení viability buněk, koncentrace glutathionu
a testování toxicity nanomateriálů jsme použili buněčnou linii adenokarcinomu
lidských plic A549. Vliv nanovláken na viabilitu buněk jsme posuzovali v závislosti na jejich koncentraci a době inkubace. Změnu životaschopnosti buněk
po expozici nanovláken jsme hodnotili WST-1 testem. Fluorometrickou detekci
pomocí fluorescenční sondy monochlorobiman jsme použili k detekci
intracelulárního antioxidantu glutathionu. Poškození mitochondrií jsme sledovali pomocí fluorescenční sondy JC-1 za použití fluorescenční mikroskopie.
Buňky A549 jsme inkubovali 0, 1, 4 a 24 hodin s nanovlákny o různé
koncentraci. Z výsledků WST-1 testu vyplývá, že toxicita nanovláken stoupá
s rostoucí koncentrací nanovláken a dobou inkubace. Koncentrace glutathionu
se snížila nejvíce po inkubaci buněk A549 s nanovlákny o nejvyšší koncentraci.
K poklesu potenciálu mitochondriální membrány také došlo v závislosti
na rostoucí koncentraci nanovláken po 24 hodinách inkubace.
Anotace v angličtině
Pulmonary toxicity is the term for any adverse health effects that occur
when an exogenous substance enters the respiratory tract. Nanomaterials are
increasingly being applied mainly in the fields of medicine, energy, electrical
engineering, construction, the environment, cosmetics and others. Nanomaterials
can potentially lead to toxicity due to their reactivity and adverse interactions within cells. The aim of this work was therefore to optimize the assay of cell viability and glutathione to study in vitro toxicity. We then used the introduced methods to study the potential toxic effects of different types of silica nanomaterials under in vitro conditions.
To optimize cell viability, glutathione concentration and nanomaterial
toxicity testing, we used the human lung adenocarcinoma cell line A549.
The influence of nanofibers on cell viability was assessed in relation to their
concentration and incubation time. The change in cell viability after exposure
of nanofibers was evaluated by the WST-1 test. Fluorometric detection using
the monochlorobimane fluorescent probe was used to detect the intracellular
glutathione antioxidant. Damage of mitochondria was monitored using
a fluorescent probe JC-1 using fluorescence microscopy.
Cells A549 were incubated for 0, 1, 4, and 24 hours with nanofibers
at various concentrations. The results of the WST-1 test showed that the toxicity of nanofibers increases with the increasing concentration of nanofibers and the incubation time. The concentration of glutathione decreased the most after incubation of A549 cells with the highest concentration of nanofibers. The decrease in the mitochondrial membrane potential also occurred in relation on the increasing concentration of nanofibers after 24 hours of incubation.
A. Zpracujte literární rešerši zaměřenou na popis cytotoxicity in vitro se zaměřením na:
1) přehled buněčných linií využívaných v rámci studia plicní toxicity in vitro;
2) modelové toxiny, jež jsou ke studiu plicní toxicity in vitro využívány;
3) přehled principů vzniku plicní toxicity in vitro u nanomateriálů;
4) konkrétní roli glutathionu v protekci buněk proti buněčné toxicitě, včetně role při toxicitě nanočástic a nanomateriálů. Ke zpracování tohoto literárního přehledu využijte elektronické databáze (ScienceDirect, NCBI Pubmed, Web of Science).
B. V rámci praktické části:
1) využijte práci s buněčnými liniemi ke studiu plicní toxicity (např. buňky A549);
2) optimalizujte stanovení buněčné viability, glutathionu a jaderné fragmentace ke studiu toxicity in vitro;
3) zavedené metody využijte k charakterizaci role glutathionové deplece v rámci obecné cytotoxicity;
4) uvedené výsledky a zavedené metody využijte při studiu případného toxického vlivu nanomateriálů v podmínkách in vitro.
3.) Získaná experimentální data zpracujte a diskutujte. Své výsledky následně porovnejte s výstupy jiných autorů.
Zásady pro vypracování
A. Zpracujte literární rešerši zaměřenou na popis cytotoxicity in vitro se zaměřením na:
1) přehled buněčných linií využívaných v rámci studia plicní toxicity in vitro;
2) modelové toxiny, jež jsou ke studiu plicní toxicity in vitro využívány;
3) přehled principů vzniku plicní toxicity in vitro u nanomateriálů;
4) konkrétní roli glutathionu v protekci buněk proti buněčné toxicitě, včetně role při toxicitě nanočástic a nanomateriálů. Ke zpracování tohoto literárního přehledu využijte elektronické databáze (ScienceDirect, NCBI Pubmed, Web of Science).
B. V rámci praktické části:
1) využijte práci s buněčnými liniemi ke studiu plicní toxicity (např. buňky A549);
2) optimalizujte stanovení buněčné viability, glutathionu a jaderné fragmentace ke studiu toxicity in vitro;
3) zavedené metody využijte k charakterizaci role glutathionové deplece v rámci obecné cytotoxicity;
4) uvedené výsledky a zavedené metody využijte při studiu případného toxického vlivu nanomateriálů v podmínkách in vitro.
3.) Získaná experimentální data zpracujte a diskutujte. Své výsledky následně porovnejte s výstupy jiných autorů.
Seznam doporučené literatury
Podle pokynů vedoucího diplomové práce.
Seznam doporučené literatury
Podle pokynů vedoucího diplomové práce.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Prezentace výsledků diplomové práce.
Diskuze k posudku vedoucího a oponenta diplomové práce.
Studentka zodpověděla všechny dotazy a připomínky k DP.