Nhà sản xuất thiết bị làm sạch hàng đầu tại Việt Nam

Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh (Phần 2)

Chia sẻ trên :
Xem thêm: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 1)

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Đặc điểm sản xuất và hóa lý NP

Hệ thống NP thu được bằng phương pháp nhũ tương hóa-khuếch tán với kích thước trung bình là 228,8 ± 11,60 và 243,1 ± 3,06 nm đối với PCP / PVA NP và PLGA / PVA NP, và với giá trị PDI thấp hơn 0,1 (Bảng 1), đại diện cho một kích thước hạt đồng nhất. Cả hai đặc điểm này đều tương thích cho các mục đích y tế, vì việc sử dụng NP làm chất mang thuốc có thể đạt được phạm vi lên đến 500 nm. Các tính năng này tương ứng với các hệ thống có kích thước khả thi để có thể thấm qua các mô sinh học khác nhau. Một số nghiên cứu thậm chí đã chứng minh rằng kích thước 420 nm có khả năng vượt qua hàng rào máu não (BBB), điều này có thể tăng lên khi thay đổi bề mặt thông qua chức năng hóa hoặc lớp phủ bởi các phân tử hoặc chất hoạt động bề mặt khác nhau. Các tính năng này tương thích cho các mục đích y tế và có thể được sử dụng làm chất mang nano thuốc. Ngoài ra, sự phân bố kích thước đồng nhất của chúng cho phép kiểm soát tác dụng sinh học của các loại thuốc có thể được vận chuyển. Giá trị thế Zeta đối với PCL / PVA NP và PLGA / PVA NP lần lượt là −14,5 ± 1,76 và −17,0 ± 0,17 mV. Các giá trị này phù hợp với các hệ keo có độ ổn định thích hợp trong phân tán trong nước. Tương quan với các phép đo của Zetasizer, các quan sát SEM cho thấy các hạt có hình dạng bề mặt tròn đều đặn; kích thước của trục dài hơn là từ 200 đến 250 nm mà không có sự kết tụ (Hình 1). Các NP này tối ưu hóa mối quan hệ giữa bề mặt và thể tích, do đó cung cấp đầy đủ các chất mang khả năng huy động hiệu quả trong mao mạch để phân phối thuốc.

Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

Hình 1: Hình thái của hạt nano bằng kính hiển vi điện tử quét. ( A ) PCL / PVA 25.000 ×, ( B ) PCL / PVA 100.000 ×, ( C ) PLGA / PVA hạt nano (NP) 25.000 ×, và ( D ) PLGA / PVA NP 100.000 ×.

Bảng 1: Kích thước, chỉ số đa phân tán (PDI) và tiềm năng zeta của PCL / PVA và PLGA / PVA NP. Dữ liệu đăng ký trước và sau khi khử trùng.
Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

3.2. Đánh giá vi sinh trước và sau khi khử trùng

Điều thú vị là các kích thước được tìm thấy trong hệ thống không dễ bị khử trùng bằng cách lọc. Phương pháp lọc vô trùng có thể được áp dụng cho các hạt nano cao phân tử nếu đường kính trung bình dưới 220 nm, và ngay cả các hạt xung quanh 200 nm cũng có những hạn chế vật lý như khả năng thu hồi NP kém. Do đó, hai phương pháp khử trùng dựa trên tia UV và chiếu tia gamma liều thấp được áp dụng. Việc lựa chọn các phương pháp này dựa trên chi phí tương đối thấp và khả năng tiếp cận dễ dàng của chúng. Ánh sáng UV là một bức xạ điện từ có đặc tính diệt khuẩn ở bước sóng 250–270 nm (vùng UVC) đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế và thực phẩm. Năng lượng cao kết hợp với bước sóng ngắn được axit nucleic của tế bào hấp thụ, phá vỡ các liên kết phân tử trong DNA bên trong vi sinh vật, tạo ra các liên kết mới giữa các nucleotide và tạo ra các dimer thymine có thể tiêu diệt hoặc vô hiệu hóa vi khuẩn, vi rút và động vật nguyên sinh. Tia UV cung cấp khả năng khử hoạt tính nhanh chóng và hiệu quả, không chứa hóa chất hoặc chất ăn mòn, không tạo ra chất gây ung thư và có hiệu quả chống lại nhiều loại vi khuẩn. Mặt khác, tác dụng của chiếu xạ gamma như một quá trình khử trùng đã được mô tả rộng rãi, hiệu quả của nó đã được công nhận và một trong những bằng chứng tốt nhất bao gồm khối lượng công nghiệp được chế biến ở các quốc gia khác nhau, cả trong lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã báo cáo những thay đổi đa dạng về hình thái và hóa học khi chiếu xạ trên 15 kGy; do đó, điều quan trọng là phải đánh giá liều lượng thấp hơn để xác định hiệu quả khử trùng của chúng và hiệu quả ở cấp độ của hạt nano.
Đánh giá vi sinh ban đầu đã chứng minh rằng việc xác định gánh nặng Gram của các mẫu không được chiếu xạ là ∼102 CFU / mL trong PCL / PVA; Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy sự hiện diện của 5 CFU / mL Aspergillus niger trong PLGA / PVA NP. Khả năng chống chiếu xạ của vi sinh vật được tìm thấy trong cả hai hệ thống NP sau các phương pháp khử trùng này nhưng không thể xác định được sự phát triển của vi sinh vật nào; cả hai phương pháp khử trùng đều có khả năng loại bỏ các vi sinh vật thông thường. Để xác nhận quy trình khử trùng, cả hai mẫu của hệ thống NP đều được cấy trước khi chiếu xạ với huyền phù độc lập của E. coli và S. aureus , cũng như C. albicans. Sau đó, các mẫu được khử trùng bằng phương pháp chiếu xạ và các mẫu không chiếu xạ được sử dụng làm đối chứng. Như đã chứng minh bằng xét nghiệm vi sinh, việc khử trùng mẫu đã đạt được hiệu quả với mỗi lần xử lý không phụ thuộc vào loại chiếu xạ. Đối với chiếu xạ UV, nhóm nghiên cứu thực hiện trong thời gian 2 giờ xử lý, vì đó là thời gian khử trùng tối thiểu trong NP ở trạng thái rắn để loại bỏ 100% tất cả các vi sinh vật sau khi thực hiện đường cong phản ứng với thiết bị thông thường có thể dễ dàng tái tạo ( Hình S1 ). Ít nhất trong các hệ thống này, chiếu xạ bằng tia UV với liều 100 µJ / cm 2 trong 2 giờ và chiếu tia gamma ở liều lượng thấp là đủ để thu được kết quả cho phép khử trùng thích hợp để loại bỏ các vi sinh vật khác nhau. Điều quan trọng cần đề cập là quá trình khử trùng được thực hiện trong các ống nhỏ với các mẫu ở trạng thái rắn. Đối với các điều kiện khác như trạng thái lỏng hoặc các mẫu lớn hơn, các điều kiện cần thiết phải được điều chỉnh, vì tia UV có thể có phạm vi xuyên thấu hạn chế. Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng ở dạng phân tán trong nước (1 mg / mL) NP có độ nhớt cao hơn, cần thời gian tiếp xúc lâu hơn với chiếu xạ UV ( Hình S1 ). Ngoài ra, cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác nhận các kết quả này trong bước sóng UV ngắn hơn, vì hệ thống mà chúng tôi sử dụng giữ bước sóng được xác định trước.

3.3. Ảnh hưởng của quá trình tiệt trùng lên các đặc tính vật lý của các hạt nano

Với mục đích đánh giá ảnh hưởng của quá trình tiệt trùng đến tính chất NP, các mẫu đông khô được phân tích bằng DLS. Bảng 1 trình bày so sánh kích thước hạt trung bình, giá trị PDI và thế zeta, trước và sau quá trình khử trùng. Đối với cả PCL / PVA và PLGA / PVA NP, không có sự khác biệt sau khi khử trùng trong 2 giờ bằng phương pháp chiếu tia cực tím. Mặc dù vậy, các giá trị của PDI và tiềm năng zeta không có sự thay đổi đáng kể. Các quan sát SEM cho thấy các hạt không có sự thay đổi giữa NP không khử trùng và NP chiếu xạ UV ( Hình S2A, B, E, F ).
Sự tiếp xúc của cả hai hệ thống NP với tia gamma cho thấy những ảnh hưởng nhất định đến kích thước hạt trung bình, PDI và giá trị thế zeta, như được minh họa trong Bảng 1. Nhóm nghiên cứu quan sát thấy một xu hướng giảm nhẹ về kích thước hạt và thế zeta, và sự gia tăng giá trị của PDI khi tăng liều bức xạ gamma. Phân tích SEM cho thấy kích thước NP giảm nhẹ sau khi chiếu xạ gamma ( Hình S2C, D, G, H ). Hiệu ứng này có thể là do hiện tượng “cắt bỏ chuỗi dài” có thể xảy ra ở những PVA tiếp xúc với môi trường bên ngoài. Bức xạ trong môi trường nước tạo ra các dạng phản ứng chính • OH, e aq , và H • dẫn đến sự cắt chuỗi của PVA với việc giảm trọng lượng phân tử. Một hiệu ứng tương tự cũng được quan sát thấy ở kích thước hạt đối với hệ thống PLGA / PVA NP với bức xạ gamma; tuy nhiên, những thay đổi về tiềm năng zeta không đáng chú ý. Sự khác biệt về tiềm năng zeta đối với PCL / PVA NP có thể là do sự tương tác của PVA trên bề mặt NP và kiểu neo vào polyme nền. Ngay cả với những sửa đổi nhỏ này, điều quan trọng cần lưu ý là đối với các mục đích y tế nói chung, các sửa đổi quan sát được không phù hợp.
Hình thái của cả hai hệ thống chiếu xạ đã được phân tích bằng SEM. Các mẫu được phân tích vẫn duy trì hình thái của chúng ( Hình S2 ). Các thay đổi hình thái có thể xảy ra không được chứng minh bằng SEM do độ phân giải thấp để phân biệt các thay đổi trong chuỗi PVA. Tuy nhiên, tác động lên NP là không thể nhận thấy. Không thể quan sát sự kết tụ; do đó, những thay đổi có thể xảy ra không ảnh hưởng đến các thuộc tính của NP.

3.4. Ảnh hưởng của quá trình tiệt trùng đến các đặc tính hóa học của NP

3.4.1. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)

Các kỹ thuật khử trùng đa dạng có liên quan đến việc gây ra những thay đổi về đặc tính của vật liệu và tính chất, tùy thuộc vào bản chất hóa lý của polyme. Do đó, việc đánh giá hóa chất chuyên sâu sau phương pháp khử trùng là cần thiết vì liều lượng và thời gian áp dụng khử trùng khác nhau tùy theo vật liệu. Để xác định liệu các sửa đổi được tìm thấy trong hệ thống có làm phát sinh các thay đổi hóa học hay không, nhóm nghiên cứu quyết định phân tích đánh giá cấu trúc của tá dược và NP ban đầu, trước và sau quá trình khử trùng, thông qua phân tích FTIR.
Hình 2A mô tả phổ PCL / PVA NP, trong đó vạch (a) tương ứng với phổ PCL. Các dải được trình bày ở 2940 và 2866 cm −1 tương ứng là do sự kéo giãn CH 2 không đối xứng và đối xứng . Dải liên quan đến sự kéo dài cacbonyl xuất hiện ở 1740 cm −1 ; những kết quả này phù hợp với kết quả của tài liệu. Trong khi đó, đường (b) cho thấy phổ PVA; dải ở 3100–3600 cm −1 là do dao động kéo dài của OH từ các liên kết hydro giữa các phân tử và nội phân tử. Dải quan sát ở 2840–3000 cm -1 có liên quan đến sự kéo dài CH của các liên kết CH có trong nhóm alkyl. Cuối cùng, ban nhạc quan sát được ở 1726 cm−1 liên quan đến dao động C = O. Phổ trehalose được trình bày ở vạch (c) và thể hiện các dải đặc trưng khác nhau. Sự kéo dài liên kết OH là nguyên nhân tạo ra các dải 3479 và 3251 cm −1. Phổ của hệ thống PCL / PVA NP trước quá trình khử trùng tương ứng với vạch (d). Sau đó thể hiện các đỉnh đặc trưng của PCL, PVA và trehalose. Có thể thấy, không có sự thay đổi rõ ràng nào sau khi chiếu tia UV và tia gamma, như được thể hiện trong các đường (e), (f) và (g), tương ứng.

Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

Hình 2:
( A ) Phổ của hệ thống PCL / PVA NP; (a) PCL, (b) PVA, (c) trehalose, (d) PCL / PVA NP không khử trùng, (e) PCL / PVA NP sau bức xạ UV, (f) PCL / PVA NP sau 5 kGy bức xạ gamma , và (g) PCL / PVA NP sau bức xạ gamma 10 kGy.
( B ) Phổ của hệ thống PLGA / PVA NP; (a) PLGA, (b) PVA, (c) mannitol, (d) PLGA / PVA NP không khử trùng, (e) PLGA / PVA NP sau bức xạ UV, (f) PLGA / PVA NP sau 5 kGy bức xạ gamma , và e) PLGA / PVA NP sau bức xạ gamma 10 kGy.

Phổ PLGA / PVA NP (Hình 2B) hiển thị đường (a) đại diện cho phổ của PLGA, trình bày các dải ở 2870–3000 cm −1 , theo tài liệu, được liên kết với các dao động kéo dài CH, CH 2 và CH 3. Ở 1421 cm -1 , dải tương ứng với CH kéo dài trong nhóm metyl cũng được tìm thấy. Đường (b) tương ứng với phổ PVA (đã mô tả trước đó). Đối với mannitol (dòng c), dải có thể được quan sát liên quan đến dao động kéo giãn OH ở 3270 cm −1 , trong khi dao động biến dạng CH có thể được quan sát trong khoảng 1400 đến 1200 cm −1. Dòng (d) mô tả quang phổ của hệ thống PLGA / PVA NP trước bất kỳ quy trình khử trùng nào. Các dải có thể được xác định tương ứng với PLGA, PVA và mannitol. Như trong trường hợp PCL / PVA NP, không có thay đổi đáng kể nào sau khi chiếu tia UV và gamma. Điều thú vị là, mặc dù đã phát hiện thấy sự giảm nhẹ kích thước hạt khi chiếu xạ gamma, nhưng không thể phát hiện ra những biến đổi hóa học rõ ràng; những kết quả này cho thấy rằng cả hai kỹ thuật tiệt trùng có thể được áp dụng cho các hệ thống được sản xuất trong nghiên cứu này.

3.4.2. Phân tích đo nhiệt độ (TGA)

Để xác nhận không có biến đổi hóa học, Hình 3 minh họa cấu hình TGA của cả hai hệ thống: PCL / PVA NP và PLGA / PVA NP. Hình 3A trình bày biểu đồ nhiệt của PCL / PVA NP. Dòng (a) tương ứng với cấu hình PCL; chỉ có một bước giảm cân có thể được xác định. Bước này bắt đầu ở 328 ° C và kết thúc ở 417 ° C, phù hợp với báo cáo của Mohamed et al. và Persenaire và cộng sự. Có thể quan sát thấy hai bước phân hủy đối với dòng (b), tương ứng với PVA; bước đầu tiên trong số các bước này là từ 240 °C đến 340 °C và bước thứ hai từ 390 °C đến 470 °C, phù hợp với tài liệu. Đường (c) cho thấy hai giai đoạn giảm trọng lượng trong hoạt động nhiệt của trehalose. Sự giảm trọng lượng đầu tiên, ở 100 °C, tương ứng với sự mất nước của trehalose khử nước thành trehalose khan trong khi giai đoạn thứ hai liên quan đến sự phân hủy của mẫu (250–330 °C). PCL / PVA NP trước và sau quá trình khử trùng, (dòng d, e, f, và g) có cùng một cấu hình. Tóm lại, sau khi nước bốc hơi (100 °C), biểu đồ nhiệt cho thấy hai sự kiện nhiệt, lần thứ nhất từ 260 đến 335 °C, và lần thứ hai từ 335 đến 430 °C. Bước đầu tiên liên quan đến sự hiện diện của PVA trong các hệ thống nano. Sự kiện nhiệt thứ hai xảy ra từ 450 đến 559 °C, cho thấy tổng tổn thất xấp xỉ 90%. Biểu đồ nhiệt của PLGA / PVA NP được hiển thị trong Hình 3B. Dòng (a) trình bày một bước giảm cân trong khoảng từ 190 đến 349 °C, tương ứng với PLGA, như Ávila et al đã báo cáo trước đây. Cơ chế suy thoái này có thể liên quan đến sự cắt đứt chuỗi ngẫu nhiên khi sự xuống cấp bắt đầu và đến sự cắt đứt chuỗi cụ thể khi kết thúc cơ chế. Biểu đồ nhiệt PVA thể hiện hành vi tương tự như trong PCL / PVA NP. Đối với mannitol (dòng c), có thể quan sát, như trong PLGA, một bước suy thoái bắt đầu ở 197 °C và giảm ở 323 °C. PLGA / PVA NP, trước quá trình khử trùng (dòng d) thể hiện hành vi tương tự như PLGA và mannitol, nhưng NP thể hiện nhiệt độ phân hủy thấp hơn so với tá dược. Điều này có thể là do NP có diện tích bề mặt lớn hơn, nghĩa là khả năng phản ứng cao hơn so với thành phần đơn lẻ. Có thể quan sát thấy rằng, sau khi chiếu xạ tia cực tím và gamma (đường e, f và g), NP có cùng cấu trúc với NP trước khi xử lý khử trùng. Những kết quả này cho thấy rằng cả hai loại kỹ thuật khử trùng đều không ảnh hưởng đến các đặc tính nhiệt của VQG.
Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

Hình 3
( A ) Nhiệt đồ của hệ thống PCL / PVA NP; (a) PCL, (b) PVA, (c) trehalose, (d) PCL / PVA NP không khử trùng, (e) PCL / PVA NP sau bức xạ UV, (f) PCL / PVA NP sau 5 kGy bức xạ gamma , và (g) PCL / PVA NP sau bức xạ gamma 10 kGy.
( B ) Nhiệt đồ của hệ thống PLGA / PVA NP; (a) PLGA, (b) PVA, (c) mannitol, (d) PLGA / PVA NP không khử trùng, (e) PLGA / PVA NP sau bức xạ UV, (f) PLGA / PVA NP sau 5 kGy bức xạ gamma , và (g) PLGA / PVA NP sau bức xạ gamma 10 kGy.

3.4.3. Nhiệt lượng quét vi sai (DSC)

Các tính chất nhiệt của NP theo DSC được mô tả trong hình 4 và được mô tả trong bảng 2. Phù hợp với tài liệu, PCL và PVA đưa ra nhiệt độ nóng chảy (Tm) tương ứng là 67,5 và 195,5 °C. D - (+) - khử nước của trehalose thể hiện hai sự kiện nhiệt quan trọng; nhiệt độ thứ nhất ở 100 °C thể hiện sự khử nước của trehalose di-hydrate thành trehalose khan, trong khi nhiệt độ thứ hai minh họa đường thu nhiệt rõ nét ở 212 °C, tương ứng với sự nóng chảy. Tất cả các hệ thống PCL / PVA đều cho thấy hai đỉnh trehalose là tín hiệu chính, do tỷ lệ giữa chúng được tìm thấy so với các thành phần khác. Ngoài ra, sự dịch chuyển bên trái được quan sát thấy đối với sự kiện nhiệt PCL từ 67,5 đến 56 °C. Điều thú vị là một sự kiện nhiệt xuất hiện ở 130 °C đối với PCL / PVA NP 5 kGy và PCL / PVA NP 10 kGy. Đỉnh này có thể liên quan đến một sản phẩm phụ suy giảm có nguồn gốc từ trehalose được tạo ra bởi bức xạ gamma.
Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

Hình 4: Nhiệt lượng quét vi sai của các hạt nano.
( A ) Nhiệt đồ của hệ thống PCL / PVA NP; (a) PCL, (b) PVA, (c) trehalose, (d) PCL / PVA NP không khử trùng, (e) PCL / PVA NP sau bức xạ UV, (f) PCL / PVA NP sau 5 kGy bức xạ gamma , và (g) PCL / PVA NP sau bức xạ gamma 10 kGy.
( B ) Nhiệt đồ của hệ thống PLGA / PVA NP; (a) PLGA, (b) PVA, (c) mannitol, (d) PLGA / PVA NP không khử trùng, (e) PLGA / PVA NP sau bức xạ UV, (f) PLGA / PVA NP sau 5 kGy bức xạ gamma , và (g) PLGA / PVA NP sau bức xạ gamma 10 kGy.
Bảng 2: Các sự kiện nhiệt chính của tá dược và NP trước và sau khi khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma được ghi lại bằng phương pháp đo nhiệt lượng quét vi sai.
Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

Tương tự, nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh của PLGA được ghi lại ở 50,4 °C cùng với sự kiện phân hủy nhiệt thứ hai ở 241,4 °C. Mannitol có nhiệt độ nóng chảy là 167 °C. Hệ thống PLGA / PVA (PLGA / PVA NP không cần điều trị, PLGA / PVA NP sau bức xạ UV, PLGA / PVA NP sau 5 kGy bức xạ gamma và PLGA / PVA NP sau bức xạ gamma 10 kGy) thể hiện một đỉnh chính khoảng 165 °C, do sự dịch chuyển sang trái của sự kiện nhiệt đầu tiên của mannitol. Điều này có thể tương ứng với sự phân cắt trong cấu trúc của mannitol và sự giảm trọng lượng phân tử, và do đó, ở điểm nóng chảy.

3.5. Đặc tính sinh học

Các biến đổi hóa lý của NP gây ra bởi quá trình khử trùng đã được chứng minh bằng những thay đổi nhỏ. Tuy nhiên, chúng tôi đã đánh giá ảnh hưởng của việc khử trùng đối với khả năng sống sót của tế bào của dòng tế bào CNS của người, do khả năng sử dụng NP này như các hệ thống phân phối thuốc để vượt qua BBB. Nhóm nghiên cứu đã chọn một mô hình tế bào thần kinh đệm của người (MIO-M1) cho vai trò trong đó tế bào thần kinh đệm cung cấp hỗ trợ và bảo vệ cho các tế bào thần kinh. Khả năng sống sót của các tế bào MIO-M1 được đánh giá bằng xét nghiệm MTT với sự hiện diện của các nồng độ khác nhau, từ 10 đến 200 µg / mL của cả hai hệ thống NP (Hình 5) và được ủ tương ứng trong 24, 48 và 72 h để phát hiện các tác dụng phụ đối với tế bào sau quá trình khử trùng. Các tế bào chỉ có môi trường chưa được xử lý cũng được đưa vào. Tại thời điểm 24 giờ, không thể quan sát thấy những thay đổi về khả năng tồn tại của tế bào đối với cả hai hệ thống (Hình 5A). Ở 48 giờ, chỉ có một số lượng nhỏ tế bào chết được quan sát thấy. Đối với PCL / PVA NP, tất cả các thí nghiệm cho thấy tỷ lệ phần trăm khả năng sống sót của tế bào từ 100 đến 80%, không có ý nghĩa thống kê (Hình 5B). Tuy nhiên, PCL / PVA NP ở 10 kGy ảnh hưởng đến khả năng sống sót của tế bào ở nồng độ cao hơn (200 µg / mL). Mặt khác, các tế bào đối chứng được xử lý bằng PLGA / PVA NP cho thấy khả năng sống sót hơn 85% ở mọi nồng độ, có nghĩa là không có tác dụng độc hại. Tuy nhiên, trong các tế bào được xử lý bằng PLGA / PVA NP ở 5 và 10 kGy, sự gia tăng tế bào chết nổi bật hơn ở các tế bào được xử lý với nồng độ cao hơn (> 60 µg / mL). Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy sự khác biệt đáng kể giữa NP được chiếu xạ bằng bức xạ gamma và NP không được khử trùng, ức chế hơn 35% sự tăng sinh tế bào ở 150 và 200 µg / mL (tương ứng là 47% và 66%). Cuối cùng, ở 72 giờ PCL / PVA NP thể hiện khoảng 80% khả năng sống sót của tế bào từ 60 µg / mL mà không có ý nghĩa thống kê. Tác giả nhận thấy sự phục hồi tăng sinh tương đối ở NP tiếp xúc với 10 kGy trong chiếu xạ gamma, Hình 5C) với sự khác biệt đáng kể.

Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

Hình 5: Khả năng tồn tại của tế bào PCL / PVA NP và PLGA / PVA NP bằng xét nghiệm MTT.

Các tế bào được xử lý trong 24 giờ ( A ), 48 giờ ( B ) và 72 giờ ( C ) với 10-200 µg / mL PCL / PVA NP và PLGA / PVA NP, tương ứng. Chiếu xạ UV (vạch đỏ), 5 KGy (vạch lam) và chiếu xạ gamma 10KGy (vạch xanh) được so sánh với NP không khử trùng (vạch đen). Các tế bào chưa được xử lý được coi là giá trị của 100% khả năng sống. Kết quả được biểu thị bằng giá trị trung bình ± SD của ba thí nghiệm riêng biệt. * P ≤ 0,1, ** P ≤ 0,01 và *** P ≤ 0,001 so với các ô không được xử lý (đối chứng).
Những kết quả này có thể liên quan đến thực tế là quá trình khử trùng bằng chiếu xạ có thể thay đổi cấu trúc hóa học và thành phần bề mặt của NP. Tuy nhiên, việc sử dụng chất bảo vệ lạnh có thể giảm thiểu những thay đổi này. Đối với PCL / PVA NP, khuyến cáo sử dụng trehalose vì nó cho phép duy trì hình thái và kích thước hạt trung bình. Mặt khác, đối với PLGA / PVA NP, việc sử dụng mannitol hiệu quả hơn để bảo toàn các đặc tính vật lý này (tiềm năng PDI và zeta). Theo nghĩa này, sự tham gia của chất bảo vệ lạnh trong quá trình khử trùng bằng chiếu xạ đã được chứng thực. Trehalose đã được báo cáo là chất bảo vệ chiếu xạ của các chất nền như DNA bằng cách quét các gốc tự do như OH theo cách phụ thuộc vào nồng độ. Vì lý do này, việc sử dụng 20% ( w / v ) trehalose làm chất bảo vệ lạnh trong hệ thống PCL / PVA NP không ảnh hưởng đến kích thước hạt trung bình. Bắt nguồn từ quá trình chiếu xạ, sự hiện diện của các sản phẩm phụ có thể ảnh hưởng đến sự tương tác giữa các tế bào và NP. Tuy nhiên, sự giảm khả năng sống của tế bào chỉ được chứng minh ở liều chiếu xạ gamma cao nhất và nồng độ cao nhất. Trong khi đó, đối với các hệ thống PLGA / PVA NP, kích thước hạt trung bình (và PDI) cho thấy sự giảm đáng kể dưới liều chiếu xạ gamma 5 và 10 kGy. Tương tự như vậy, khả năng tồn tại của tế bào bị ảnh hưởng một cách đáng kể. Hiệu quả cao hơn này có thể là do mannitol được bảo vệ chiếu xạ nhẹ và nồng độ thấp hơn được sử dụng (3,5%, w / v). Chất bảo vệ lạnh này đã được báo cáo là một vật liệu nhạy cảm với bức xạ, do đó có thể xảy ra sự hiện diện của các gốc đơn phân của axit lactic hoặc axit glycolic. Sự khác biệt trong việc bảo quản chất bảo vệ lạnh giữa trehalose và mannitol để ngăn ngừa tổn thương tế bào có thể là do tác dụng steric lớn hơn của hai đơn vị glucose có trong trehalose thay vì một chuỗi hydrocacbon ngắn của mannitol.
Để xác định xem các thay đổi hình thái gây ra NP có liên quan đến sự thay đổi trong bộ xương tế bào hay không, vị trí của actin được hình dung bởi phalloidin, là protein chính liên quan đến mạng sợi của tế bào. Nhuộm miễn dịch phalloidin (Hình 6) cho thấy rằng các tế bào được xử lý với 200 µg / mL PCL / PVA NP được chiếu xạ UV không có các cạnh được xác định rõ của cấu trúc tế bào và 200 µg / mL PCL / PVA NP được chiếu xạ gamma 200 µg / cho thấy các vùng rất dày đặc trong tế bào ngoại vi, tăng thể tích tế bào và cấu trúc tế bào có ít sợi hơn. Mặt khác, trong các tế bào được xử lý bằng PLGA / PVA NP được chiếu xạ gamma 5kGy, ở cả hai nồng độ (80 µg / mL và 200 µg / mL), cấu trúc tế bào cách xa và nhỏ hơn. Tương tự, việc xử lý với 200 µg / mL PLGA / PVA NP được chiếu xạ gamma 200 µg / ml để kích thích sự gia tăng diện tích tế bào và sự hiện diện của các vùng ít dày đặc hơn, chủ yếu ở trung tâm, một hiệu ứng tương tự được tìm thấy trong các kiểm soát căng thẳng tế bào được điều trị bằng H2O2. Các nguyên bào sợi bình thường của người thường thay đổi hình thái của chúng từ hình dạng trục quay sang hình dạng mở rộng, dẹt và không đều trong quá trình gia tăng các loại oxy phản ứng dưới phản ứng stress oxy hóa gây ra sự lão hóa tế bào. Mặt khác, PCL / PVA NP và PLGA / PVA NP không được xử lý cho thấy các cấu trúc được xác định rõ ràng và sự sắp xếp bình thường trong cấu trúc tế bào tương ứng. Những kết quả này xác nhận rằng tiếp xúc với bức xạ gamma tạo ra những thay đổi lớn hơn ở cấp độ tế bào.
Nghiên cứu khoa học: Ảnh hưởng của quá trình khử trùng bằng tia UV và bức xạ gamma đối với các hạt nano polyme khác nhau cho các ứng dụng y sinh  (Phần 2)

Hình 6

Định vị miễn dịch phalloidin trong các tế bào MIO-M1 tiếp xúc với 80 và 200 µg / mL PCL / PVA và PLGA / PVA NP trong 48 giờ. Trên: các tế bào không được xử lý với môi trường bảo dưỡng và kiểm soát căng thẳng tế bào với việc xử lý 2% H 2 O 2 được hiển thị. Giữa: Các tế bào MIO-M1 được xử lý bằng PCL / PVA NP không chiếu xạ hoặc chiếu xạ với tia UV hoặc bức xạ gamma (5 hoặc 10 kGys). Thấp hơn: Các tế bào MIO-M1 được xử lý bằng PGLA / PVA NP không chiếu xạ hoặc chiếu xạ với tia UV hoặc bức xạ gamma (5 hoặc 10 kGys). Thanh chia độ = 10 μm. Chúng tôi thực hiện hình ảnh hiển vi bằng cách cắt vừa, phóng đại chiếu tối đa và tái tạo 3D.
Vì những thay đổi hình thái có liên quan đến sự thay đổi thành phần và sự phân bố của các protein cấu thành nên bộ xương tế bào, nhóm nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của NP đối với sự tái tổ chức actin. NP gây ra những thay đổi quan trọng trong việc tổ chức lại actin sau khi chiếu xạ gamma, với hiệu quả tối đa quan sát được sau 48 giờ xử lý ở cả hai nghiệm thức NP. Sự hình thành các gốc tự do có thể là nguyên nhân của sự gia tăng stress oxy hóa và do đó liên quan đến hình thái tế bào. Những kết quả này xác nhận rằng tiếp xúc với bức xạ gamma tạo ra nhiều thay đổi đáng kể hơn ở cấp độ tế bào.
Các kết quả sinh học này có thể gợi ý rằng khử trùng bằng tia cực tím tốt hơn cho các hệ thống này, và nó cũng là một phương pháp cuối cùng. Một ưu điểm của khử trùng bằng tia cực tím là nó có thể được mở rộng đến mức công nghiệp. Có nhiều ngành công nghiệp mà việc sử dụng khử trùng bằng đèn UV có thể cung cấp một giải pháp an toàn, hiệu quả, chẳng hạn như trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Khử trùng bằng tia cực tím tiêu diệt vi rút, vi khuẩn, nấm men và nấm trong vài giây và cũng có thể kéo dài thời hạn sử dụng và giá trị dinh dưỡng. Các ứng dụng bao gồm vật liệu đóng gói, băng tải, thùng chứa vận chuyển, bề mặt làm việc, mặt bàn, và trên các bồn chứa chất lỏng và nhiều lọ.

4.Kết luận

Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã chứng minh tính khả thi của việc khử trùng bằng bức xạ của PCL / PVA và PLGA / PVA NP. Giám sát vi sinh cho thấy sự hiện diện của vi khuẩn và nấm trong lô ngay sau khi sản xuất và chứng minh hiệu quả của quá trình khử trùng thông qua tia UV và chiếu tia gamma liều lượng thấp để diệt trừ vi sinh vật. Chiếu xạ UV không ảnh hưởng đến các thông số hóa lý cũng như khả năng tồn tại của các tế bào được xử lý NP cho đến 200 µg / mL NP, trong khi chiếu xạ gamma ở liều lượng thấp (5 và 10 kGy) đã làm thay đổi một chút kích thước hạt trung bình và thế zeta nhưng không thay đổi tính chất hóa học. Ảnh hưởng đến khả năng sống của tế bào được quan sát thấy ở nồng độ NP cao nhất (200 µg / mL) với 10 kGy chiếu xạ gamma. Tác dụng bảo vệ của chất bảo vệ lạnh trehalose đã được đề xuất để giảm tác động của bức xạ lên khả năng sống của tế bào. Trong khi đó, tia UV và chiếu xạ gamma thấp có thể trở thành một quá trình khử trùng hữu ích. Các thông số khử trùng đối với các hệ thống NP khác có thể cần điều chỉnh tùy thuộc vào cấu trúc và thành phần của từng hệ thống. Các nghiên cứu trong tương lai về các loại thuốc được nạp NP được yêu cầu để xác nhận hiệu quả khử trùng khi giải phóng thuốc của các thành phần NP khác nhau.

Chia sẻ trên :

Bài viết khác

Những công dụng không ngờ của củ kiệu

Củ kiệu là loại thực phẩm phổ biến và chế biến được nhiều món ăn ngon miệng, bổ dưỡng. Củ kiệu còn là loại thực phẩm có nhiều công dụng chữa nhiều loại bệnh.

Đèn LED cực tím chứng minh hiệu quả trong việc loại bỏ coronavirus khỏi các bề mặt và có thể là không khí và nước

Tia UV-C được chứng minh là có khả năng làm bất hoạt Virus COVID-19. Kết quả này mở ra hướng mới cho nhân loại trong việc ngăn chặn, giảm thiểu các hệ quả và ngăn ngừa loại virus mới này.

Bạn có biết: "Hội chứng toà nhà ốm yếu" là gì?

"Hội chứng toà nhà ốm yếu" là tên gọi của hội chứng mà tất cả mọi người làm việc trong cùng một toà nhà có các biểu hiện về bệnh giống nhau nhưng các hội chứng này chỉ xuất hiện khi họ đến toà nhà đó, chúng không xuất hiện tại các không gian khác.

Phát triển công nghệ xử lý nước từ một loài sinh vật biển

Lấy cảm hứng từ loại sinh vật biển Actinia- một loài động vật ăn mồi bằng xúc tu, các nhà khoa học thuộc Đại học Bắc Kinh đã cho ra đời công nghệ xử lý nước thải hiệu quả, hứa hẹn mang đến hướng đi mới trong xử lý nước.

Những quốc gia bảo vệ môi trường tốt nhất thế giới

Môi trường ô nhiễm tại các quốc gia đang là vấn đề phổ biến trên toàn cầu. Song vẫn có những đất nước bảo vệ môi trường cực kì tốt và lọt tốp những quốc gia sạch nhất thế giới

Những thực phẩm dễ gây ngộ độc cần tránh xa

Đối với những loại thực phẩm chứa chất độc tự nhiên cần lưu ý tránh xa, không nên chế biến hay sử dụng

Bí quyết kết hợp thực phẩm khi chế biết tốt cho sức khỏe

Mỗi loại thực phẩm đều mang những dưỡng chất có lợi cho sức khỏe khác nhau, tuy nhiên để tận dụng và khai thác tối ưu dưỡng chất có trong nhiều loại thực phẩm bạn cần kết hợp chúng với một số loại thực phẩm khác.

Cách chữa viêm họng cho bà bầu không cần thuốc

Chữa viêm họng cho bà bầu là từ khóa được nhiều tìm kiếm, người bình thường bị viêm họng cảm thấy khó chịu 1 thì phụ nữ mang thai sẽ cảm thấy khó chịu gấp 5 gấp 10. Cùng HSVN Toàn Cầu tìm hiểu những cách chữa trị viêm họng hiệu quả nhất cho bà bầu nhé.

messHợp tác zaloChat Zalo showrommShowroom callGọi ngay