-
Novel concept of interaction-based nanoparticle dose and its modulation by lung surfactant : doctoral dissertation = Interakcijska doza nanodelcev - uvedba novega koncepta in študij vpliva surfaktantov na novo definirano dozoKokot, BoštjanZ dihanjem, oralnim vnosom in drgnjenjem ob kožo smo vsakodnevno izpostavljeni inherentno toksičnim delcem nanometrskih velikosti (nanodelcem). Nanodelci v zraku so še posebej problematični, ker se ... jim težko izognemo in povzročajo dolgoročne posledice, kot so na primer srčno-žilne bolezni, vnetja, pljučni rak in poškodbe možganov. Za uspešno regulacijo nanodelcev je torej ključna pravilna določitev njihove toksičnosti. Toksičnost v nanotoksikologiji je definirana kot kumulativna doza, dostavljena v sistem, pri kateri še lahko opazimo neželene stranske učinke. Trenutno je najpogosteje v uporabi definicija doze, opredeljena kot razmerje med celotno površino nanodelcev, dostavljenih v sistem, in celotno pričakovano površino tkiva oz. celic. Ta pa ne upošteva lokalnih interakcij in razporeditve doze, ki ključno vplivajo na določitev dejanskega učinka doze na opazovani sistem. Trenutni standard določitve doznega odziva in toksičnosti nanodelcev so tedne trajajoči poskusi na živalih. Kot hitrejša in cenejša alternativa so razviti preprosti in napredni modeli in vitro, osnovani na celičnih linijah, ki večinoma ne vsebujejo zelo pomembnega gradnika pljuč, pljučnega surfaktanta. Pri razvoju definicije doze smo uporabili preprost model, sestavljen iz celic pljučnega epitelija, pljučnega surfaktanta in cevk iz titanovega dioksida. Stanje pri vdihu nanodelcev smo posnemali tako, da smo na celice najprej napršili pljučni surfaktant in nato nanodelce. V ta namen smo razvili inkubator, v katerem smo lahko surfaktant in nanodelce na sistem in vitro napršili v fizioloških pogojih direktno na mikroskopu z visoko ločljivostjo in hkrati zajemali slike takoj od razpršitvi nanodelcev vse do nekaj dni po razpršitvi. Z izpostavitvijo celic več nanodelcem smo pokazali, da trenutna definicija doze nezadostno opiše dejanski učinek doze v biološkem sistemu. Nezadostno definicijo smo nadgradili z uvedbo interakcijske površine in interakcijske doze, ki sta neposredno upoštevali interakcije med površino membrane in nanodelcev. Nov koncept je omogočil, da smo dozo ovrednotili in vizualizirali v vsaki slikovni piki slike. Z dvema novo definiranima parametroma, povprečno interakcijsko dozo in povprečno lokalno interakcijsko dozo, smo ob lokalnih interakcijah med nanodelci in membrano upoštevali tudi neenakomernost porazdelitve doze, in s tem mnogo bolje ocenili njeno porazdelitev v sistemu. S spremljanjem časovnega razvoja povprečne lokalne interakcijske doze smo potrdili, da biološki sistem modulira dozo že brez dodanega surfaktanta. Z analizo histogramov interakcijske doze v poskusih s surfaktantom in brez njega smo ovrednotili vpliv surfaktanta na modulacijo doze. Ugotovili smo, da v prisotnosti surfaktanta faza karantenizacije in raztapljanja nastopi hitreje, sledi ji pa nova faza raztapljanja, ki je brez surfaktanta ni in omogoča prerazporejanje doze v prostoru in času. Sledenje surfaktantskim proteinom, nanodelcem in lipidom hkrati je bilo mogoče z razvitim trikanalnim slikanjem, osnovanim na zajemu življenjskega časa fluorescence. Iz sledenja vsem trem komponentam smo določili: 1) da se hidrofobni surfaktantski proteini kepijo skupaj s cevkami titanovega dioksida, 2) da nanocevke vdrejo globlje od fiziološke debeline surfaktanta v nekaj sekundah in 3) da se v surfaktantu pojavijo prehodne luknje, ki omogočajo ne oplaščenim nanodelcem prehod čez pljučni surfaktant. Trikanalno slikanje celic je na koncu omogočilo prepoznati, da je doza nanodelcev odvisna od lokalne okolice, kot je meja med celičnim jedrom in plazemsko membrano in od prisotnosti biomolekul v tem okolju. To je vodilo v razvoj novega koncepta vektorske doze nanodelcev, ki je odvisna od v sistemu prisotnih biomolekul. Novi koncept je pripraven za odkrivanje mehanizmov toksičnosti in njihove propagacije po sistemu, kar bi lahko vodilo do boljšega razumevanja ključnih molekularnih dogodkov, ki so osnova za uspešno napovedno toksikologijo, ki ni osnovana na poskusih na živalih.Type of material - dissertation ; adult, seriousPublication and manufacture - Maribor : [B. Kokot], 2023Language - englishCOBISS.SI-ID - 149308163
Link(s):
Digital Library of the University of Maribor – DLUM
Digitalna knjižnica Slovenije - dLib.siDostop z namenskih računalnikov v prostorih NUK
Author
Kokot, Boštjan
Other authors
Štrancar, Janez |
Pérez-Gil, Jesús
Topics
Toksikologija |
Nanodelci |
Beljakovine |
Univerzitetna in visokošolska dela |
disertacije |
toksikologija |
nanotoksikologija |
doza |
lokalna doza |
površinska doza |
interakcijska doza |
lokalna interakcijska doza |
fluorescenca |
fluorescentna mikroskopija |
mikroskopija s stimulirano emisijo |
mikroskopija z visoko ločljivostjo |
pljučni surfaktant |
SP-B |
SP-C |
proteini pljučnega surfaktanta |
nanocevke titanovega dioksida |
nanodelci |
model in vitro |
nano-bio interakcije |
analiza slik |
dissertations |
toxicology |
nanotoxicity |
dose |
surface dose |
local dose |
interactive dose |
local interactive dose |
fluorescence |
fluorescent microscopy |
stimulated emission microscopy |
high-resolution microscopy |
pulmonary surfactant |
SP-B |
SP-C |
pulmonary surfactant proteins |
titanium dioxide nanotubes |
titanium dioxide |
nanoparticles |
in vitro model |
nano-bio interactions |
image analysis
Library/institution |
City | Acronym | For loan | Other holdings |
---|---|---|---|---|
Miklošič Library FPNM, Maribor | Maribor | PEFMB |
reading room 1 cop.
|
|
National and University Library, Ljubljana | Ljubljana | NUK |
reading room 1 cop.
|
not for loan 1 cop.
|
University of Maribor Library | Maribor | UKM |
reading room 1 cop.
|
Shelf entry
Permalink
- URL:
Impact factor
Access to the JCR database is permitted only to users from Slovenia. Your current IP address is not on the list of IP addresses with access permission, and authentication with the relevant AAI accout is required.
Year | Impact factor | Edition | Category | Classification | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
JCR | SNIP | JCR | SNIP | JCR | SNIP | JCR | SNIP |
Select the library membership card:
DRS, in which the journal is indexed
Database name | Field | Year |
---|
Links to authors' personal bibliographies | Links to information on researchers in the SICRIS system |
---|---|
Kokot, Boštjan | 38854 |
Štrancar, Janez | 18273 |
Pérez-Gil, Jesús |
Select pickup location:
Material pickup by post
Notification
Subject headings in COBISS General List of Subject Headings
Select pickup location
Pickup location | Material status | Reservation |
---|
Please wait a moment.