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Induction of Oxidative Stress and Cell Death in Neural Cells by Silica Nanoparticles.
ACS Chemical Neuroscience ( IF 4.1 ) Pub Date : 2018-10-05 , DOI: 10.1021/acschemneuro.8b00248 Yuji Kamikubo 1 , Tomohito Yamana 1 , Yoshie Hashimoto 1 , Takashi Sakurai 1
ACS Chemical Neuroscience ( IF 4.1 ) Pub Date : 2018-10-05 , DOI: 10.1021/acschemneuro.8b00248 Yuji Kamikubo 1 , Tomohito Yamana 1 , Yoshie Hashimoto 1 , Takashi Sakurai 1
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Silica nanoparticles (SiNPs) are produced on an industrial scale and used in various fields including health care, because silica is stable, inexpensive, and easy to handle. Despite these benefits, there is concern that exposure to SiNPs may lead to adverse effects in certain types of cells or tissues, such as hemolysis, immune responses, and developmental abnormalities in the brain and developing embryos. Although investigations on the toxicity of SiNPs against neurons are essential for medicinal use, only a few studies have assessed the direct effects of SiNPs on cells derived from the central nervous system. In this study, we investigated the toxic effects of SiNPs on primary cultures of hippocampal cells, using SiNPs with diameters of 10-1500 nm. We showed that treatment with SiNPs caused oxidative stress and cell death. Furthermore, we found that these cytotoxicities were dependent on the particle size, concentration, and surface charge of SiNPs, as well as the treatment temperature. The toxicity was reduced by SiNP surface functionalization or protein coating and by pretreating cells with an antioxidant, suggesting that contact-induced oxidative stress may be partially responsible for SiNP-induced cell death. These data will be valuable for utilizing SiNPs in biomedical applications.
中文翻译：
二氧化硅纳米粒子在神经细胞中诱导氧化应激和细胞死亡。
二氧化硅纳米粒子（SiNPs）以工业规模生产，并用于各种领域，包括医疗保健，因为二氧化硅稳定，便宜且易于处理。尽管有这些好处，但人们仍然担心，暴露于SiNPs可能会对某些类型的细胞或组织产生不良影响，例如溶血，免疫反应以及大脑和发育中的胚胎的发育异常。尽管对SiNPs对抗神经元毒性的研究对于医学用途至关重要，但只有少数研究评估了SiNPs对源自中枢神经系统的细胞的直接作用。在这项研究中，我们使用直径为10-1500 nm的SiNPs，研究了SiNPs对海马细胞原代培养物的毒性作用。我们表明，用SiNPs处理会导致氧化应激和细胞死亡。此外，我们发现这些细胞毒性取决于SiNPs的粒径，浓度和表面电荷以及处理温度。毒性通过SiNP表面功能化或蛋白涂层以及用抗氧化剂预处理细胞而降低，这表明接触诱导的氧化应激可能部分负责SiNP诱导的细胞死亡。这些数据对于在生物医学应用中利用SiNP具有重要的价值。
更新日期：2018-09-19
中文翻译：
二氧化硅纳米粒子在神经细胞中诱导氧化应激和细胞死亡。
二氧化硅纳米粒子（SiNPs）以工业规模生产，并用于各种领域，包括医疗保健，因为二氧化硅稳定，便宜且易于处理。尽管有这些好处，但人们仍然担心，暴露于SiNPs可能会对某些类型的细胞或组织产生不良影响，例如溶血，免疫反应以及大脑和发育中的胚胎的发育异常。尽管对SiNPs对抗神经元毒性的研究对于医学用途至关重要，但只有少数研究评估了SiNPs对源自中枢神经系统的细胞的直接作用。在这项研究中，我们使用直径为10-1500 nm的SiNPs，研究了SiNPs对海马细胞原代培养物的毒性作用。我们表明，用SiNPs处理会导致氧化应激和细胞死亡。此外，我们发现这些细胞毒性取决于SiNPs的粒径，浓度和表面电荷以及处理温度。毒性通过SiNP表面功能化或蛋白涂层以及用抗氧化剂预处理细胞而降低，这表明接触诱导的氧化应激可能部分负责SiNP诱导的细胞死亡。这些数据对于在生物医学应用中利用SiNP具有重要的价值。
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