In the last decade, much attention has been paid to studies of the effect of silver nanoparticles (Ag NPs) on tumor cells. Apart from elucidation of the mechanism of NPs’ interaction with mammalian cells, these studies are aimed at discovering new effective antitumor drugs. In this work, we report about the toxic effects of Ag NPs observed on two types of tumor cells: HeLa (adhesive cells) and U937 (suspension cells). The Ag NPs were obtained by an original method of biochemical synthesis. Particle size was 13.2±4.72 nm, and zeta potential was −61.9±3.2 mV. The toxicity of Ag NPs in the concentration range 0.5–8.0 μg Ag/mL was determined by means of 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay and cytofluorometry after 4 and 24 hours’ incubation. It was found that Ag NPs had high toxicity toward both cell types. The minimal concentrations where a toxicity effect was registered (toxicity thresholds) lied in the range 0.5–2.0 μg Ag/mL. In parallel with the Ag NP solution, cells were incubated with water solutions of the NP stabilizer (aerosol-OT) and Ag+ ions (as silver nitrate). It was shown that aerosol-OT had no effect on the viability on HeLa cells, but was moderately toxic toward U937, though less dangerous for these cells than Ag NPs. With Ag+ ions, for HeLa no toxic effect was observed, while for U937 they were as toxic as the Ag NPs. The data obtained indicate that Ag NPs as used in this study may prove to be useful for the creation of medicines for cancer therapy.

No abstract

No abstract

С помощью тетразолиевого теста (МТТ) определяли токсичность для клеток Jurkat анионного ПАВ (АОТ), используемого в качестве стабилизатора наночастиц серебра (НЧС). Целью работы была проверка правильности контроля токсичности стабилизатора по его раствору в воде с концентрацией, равной таковой в растворе НЧС. Сравнивали жизнеспособность клеток после инкубации с одинаковыми разведениями исходного раствора АОТ в дистиллированной воде и в модельном растворе нитрата калия с той же ионной силой, что и в опытном растворе наночастиц. Показано, что токсичность АОТ увеличивается при увеличении ионной силы исходного раствора, что может быть обусловлено изменением соотношения молекул и мицелл этого ПАВ. Сделан вывод, что контроль токсичности заряженного ПАВ, используемого в качестве стабилизатора наночастиц, следует проводить с учетом различия его критической концентрации мицеллообразования в воде и в растворе наночастиц. Toxic effect of anionic surfactant (AOT) used as stabilizer of silver nanoparticles (AgNPs) was determined on Jurkat cells by means of tetrazolium salt (MTT) assay. The purpose was to check the validity of the control of stabilizer toxicity by using its water solution with concentration equal to that in AgNPs solution. Cell viability was compared after the incubation with equal dilutions of AOT stock solutions in water and in model potassium nitrate solution with ionic strength equal to that in AgNPs solution. It is shown that AOT toxicity increases with the increase of ionic strength of the stock solution, presumably because of the change of monomer/micelle relation of this surfactant. The conclusion is that, for the correct control of the cytotoxicity of charged surfactant used as nanoparticle stabilizer one should consider the difference in its critical micelle concentration between water and nanoparticle solution.

Продемонстрировано обнаружение наночастиц серебра во внутриклеточном пространстве с помощью проточной цитофлуориметрии. В эндотелиальных клетках линии EA.hy926, инкубированных в растворе, содержащем 2 мкг/мл наносеребра, измеряли боковое светорассеяние. По сравнению с контрольными образцами этот параметр возрастал, в то время как прочие значимые характеристики не изменялись. Это подтверждает чувствительность метода к изменившемуся состоянию клеток и указывает на поглощение наночастиц серебра клетками при концентрации ниже токсической. The study demonstrated a possibility for detection of intracellular silver nanoparticles using flow cytometry. The parameter used in this work, side scattering, was measured in EA.hy926 endothelial cells incubated in a 2 mg/ml silver nanoparticle solution. This parameter was increased compared to control samples. Therefore, this technique was sensitive to changes in the cell status and suggested the cell uptake of the particles under the subtoxic conditions.

В последние годы в исследованиях токсичности наночастиц на клетках in vitro активно обсуждаются вопросы методологии, в том числе возможности повышения воспроизводимости результатов измерений жизнеспособности клеток. Как известно, такие измерения являются наиболее часто используемым тестом на цитотоксичность, как для наночастиц, так и для других биологически важных материалов. В предложенной нами ранее оригинальной методике определения вкладов различных форм стабилизатора аэрозоля-ОТ (АОТ) в цитотоксичность водных растворов наночастиц серебра (НЧС) была обеспечена достаточно высокая воспроизводимость значений жизнеспособности клеток, чтобы получить достоверные количественные оценки различий средних значений жизнеспособности. Эта задача была решена путем изменения процедуры эксперимента по сравнению с обычно применяемой в этом направлении наномедицины. В результате оказалось возможным получить качественно новую информацию о механизме действия на клетки как поверхностно-активных веществ, так и наночастиц, стабилизированных такими веществами. В настоящей работе, на примере действия водного раствора АОТ на клетки эндотелия, описаны произведенные изменения процедуры, которые позволили существенно уменьшить стандартные отклонения от средних экспериментальных значений жизнеспособности клеток. Такие преобразования методики не специфичны как для экспериментов с растворами НЧС, стабилизированными АОТ, так и для клеток эндотелия и могут быть применимы в исследованиях цитотоксичности растворов различных биологически активных агентов (включая наночастицы металлов) на клетках разного типа. In recent years, methodological aspects of in vitro studies of nanoparticle toxicity have been actively discussed, including a possibility to improve the reproducibility of cell viability measurements. Such measurements are known as the most common cytotoxicity test both for nanoparticles and for other biologically important materials. Earlier we suggested a novel method for determining contributions of various aerosol-OT (AOT) forms to the cytotoxicity of aqueous silver nanoparticle (AgNP) solutions. This method provides a sufficiently high reproducibility of cell viability values to obtain reliable quantitative estimates of differences in average viability values. To solve this task, details of the procedure were modified from respective steps of the procedure commonly used in this area of nanomedicine. As a result, it became possible to obtain a qualitatively new information about the mechanism of action on cells of both surfactants and surfactant-stabilized nanoparticles. In the present work using the action of an aqueous AOT solution on endothelial cells as an example, we described the procedure-improving changes that allowed us to reduce significantly standard deviations from mean values of cell viability. Such changes are not specific for experiments neither with AOT-stabilized AgNPs solutions nor with endothelial cells but may be useful for cytotoxicity studies of solutions of biologically active agents (including metal nanoparticles) on various cell types.

No abstract

Some actual questions arising in studies of the toxic effects of metal nanoparticle water solutions on cultured cells are considered. First, basic conditions required for the correct determination of nanoparticle size effect; the arguments are adduced in favor of the use of number nanoparticle concentration instead of the conventional mass one. Second, the problem of invalidity of the Smoluchowski equation; for charged nanoparticles the error in zeta potential value calculated from the measured electrophoretic mobility by the Smoluchowski equation cannot be neglected. Third, for the nanoparticles stabilized with surfactants, elucidation of the mechanism of cytotoxicity should include the determination of separate contributions of surfactant molecules and micelles into the total effect on cell viability.