Title
Uticaj fulerenola na učestalost hromozomskih aberacija i mikronukleusa u ćelijskoj liniji CHO-K1 ovarijuma hrčka i u kulturi limfocita periferne krvi čoveka
Creator
Mrđanović, Jasminka Ž. 1971-
Copyright date
2012
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 16.07.2012.
Other responsibilities
mentor
Đorđević, Aleksandar
mentor
Anđelković, Marko
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Biološki fakultet
Alternative title
The influence of fullerenol on the frequency of chromosome aberrations and micronuclei in ovarian hamster cell line CH0-K1 and in human peripheral blood lymphocites cell culture
Publisher
Beograd : [J. Ž. Mrđanović]
Format
PDF/A (168 listova)
description
Biologija - genotoksikologija / Biology - genotoxicology
Abstract (sr)
Nanomaterijali zahvaljujući svojim malim dimenzijama i raznovrsnim
fizičkohemijskim osobinama imaju velik potencijal za primenu u različitim oblastima
života. Među nanočestice sa širokom upotrebom u biomedicini ubraja se fuleren C60.
Njegova slaba vodorastvorljivost može se prevazići derivatizacijom, pri čemu fuleren
stiče nova svojstva koja utiču na njegovu funkcionalnost. Najpoznatiji vodorastvorni
derivati C60 su fulerenoli (С60(ОН)n, n=2-40), koji imaju velik potencijal za primenu u
medicini. Taj potencijal je baziran na njihovoj sposobosti da u biološkim sistemima
skupljaju slobodne radikale nastale u oksidativnom stresu. Međutim, sa druge strane,
fulerenoli imaju sposobnost da pod određenim uslovima deluju prooksidativno. Zbog
toga je neophodno definisanje koncentracija i uslova pod kojima fulerenol i njegovi
derivati deluju kao antioksidanti odnosno prooksidanti. Taj aspekt je veoma važan zbog
uticaja ovih nanočestica na DNK i određuje u velikoj meri njihova genotoksična
odnosno antigenotoksična svojstva. Pored uticaja koncentracije nanočestica na
oksidativni status, na genotoksičnost utiču i fizičkohemijske karakteristike samih
nanočestica kao što su: veličina, oblik, površinsko naelektrisanje, čistoća, rastvorljivost,
površinske modifikacije i agregacija, koje je takođe potrebno precizno definisati.
Konačno, ispitivanje uticaja novosintentisanih supstanci sa potencijalom za medicinsku
aplikaciju na DNK, predstavlja neophodan korak pre faze kliničkih studija.
Zbog svega navedenog, primarni cilj ovog rada jeste ispitivanje genotoksičnih
odnosno antigenotoksičnih svojstava vodorastvornog fulerenskog derivata fulerenola
C60(OH)24, na dva različita sisarska modela. Prvi model je ćelijska kultura ovarijuma
kineskog hrčka CHO-K1, a drugi primarna ćelijska kultura humanih limfocita. U radu
su evaluirane fizičkohemijske karakteristike nanočestice fulerenola C60(OH)24 u
medijumu za ćelijske kulture sa serumom i to u uslovima koji odgovaraju
6
eksperimentalnim uslovima u testovima mikronukleusa i hromozomskih aberacija.
Zatim je ispitan uticaj fulerenola na preživljavanje ćelija u cilju utvrđivanja
subcitotoksičnih koncentracija fulerenola, potrebnih za ispitivanje genotoksičnosti i
antigenotoksičnosti fulerenola. Nakon toga je izvršena evaluacija incidencije
biomarkera oštećenja DNK radi utvrđivanja genotoksičnog potencijala fulerenola. U
poslednjem segmentu rada je evaluacijom istih biomarkera analiziran i antigenotoksičan
potencijal fulerenola, na ćelijskim kulturama koje su prethodno oštećene poznatim
citostatskim agensom mitomicinom C.
Rezultati analiza su pokazali da je C60(OH)24 dimenzija od 40-180 nm u zavisnosti
od kosolventa, kao i da gradi stabilne nanočestice u medijumu za ćelijsku kulturu sa
fetalnim goveđim serumom. Citotoksičnost fulerenola kreće se u opsegu koncentracija
od 88,6 μM-443,2 μM. Analizom genotoksičnosti fulerenola testom mikronukleusa i
hromozomskih aberacija pokazano je da fulerenol nije bio genotoksičan u ispitivanim
ćelijskim kulturama, pri ispitivanim subcitotoksičnim koncentracijama i pri datim
vremenskim tretmanima. Ispitivanje antigenotoksičnog potencijala je pokazalo da
fulerenol utiče na snižavanje ispitivanih biomarkera oštećenja DNK.
Abstract (en)
Nanomaterials, due to their small dimensions and manifold physicochemical
characteristics have great potential for application in various areas of life. One of
nanoparticles with wide implementation in biomedicine is fullerene C60. Its weak water
solubility can be overcome by derivatization after which fullerene acquires new
characteristics, which affect its functionality. The most famous water soluble C60
derivatives are fullerenols (С60(ОН)n, n=2-40), which have great potential for
implementation in medicine. This potential is based on their ability to collect free
radicals occurring in oxidative stress in biological systems. However, on the other hand,
fullerenols are able to act prooxidatively under certain conditions. Thus, it is necessary
to define concentrations and conditions under which fullerenol and its derivatives act as
antioxidants, i.e. prooxidants. This aspect is very important because of the impact of
these nanoparticles to the DNA, which largely defines their genotoxic i.e. antigenotoxic
characteristics. Besides the impact of nanoparticles’ concentration to oxidative status,
genotoxicity is also affected by physicochemical characteristics of nanoparticles
themselves: their size, shape, surface charge, purity, solubility, surface modifications
and aggregation, which are all necessary to be precisely defined. Finally, the testing of
the impact of newly synthesized substances with potential for medical application to
DNA, represents a necessary step before the phase of clinical trials.
Due to all the above state, the primary aim of this paper was to test genotoxic i.e.
antigenotoxic characteristic of water-soluble fullerene derivative fullerenol C60(OH)24,
in two different mammalian models. The first model was an ovarian cell culture of a
Chinese hamster CHO-K1, and the other was a primary humane lymphocyte cell
culture. The paper evaluated physicochemical characteristics of fullerenol nanoparticle
C60(OH)24 in the cell culture medium with serum under the conditions which were in
accordance with the experimental conditions in micronuclei and chromosomal
8
aberrations tests. Furthermore, the affect of fullerenol to cell survival was tested with
the aim of determination of fullerenol subcytotoxic concentrations, necessary for testing
of fullerenol genotoxicity and antigenotoxicity. After that, the DNA damage biomarkers
incidence evaluation was performed for determination of fullerenol genotoxicity
potential. In the last segment of the paper, the antigenotoxic potential of fullerenol was
analyzed by evaluation of the same biomarkers, in cell cultures, which were previously
damaged by the known cytostatic agent mitomycin C.
The results of the analysis showed that C60(OH)24 dimensions of 40-180nm depended
on the cosolvent, and that it crated stable nanoparticles in the cell culture medium with
fetal bovine serum. Cytotoxicity of fullerenol varied in the range of concentrations from
88.6 μM-443.2 μM. The analysis of fullerenol genotoxicity by the micronuclei test and
chromosomal aberrations test showed that fullerenol was not genotoxic in the tested cell
cultures, at given subcytotoxic concentrations and treatment duration. Testing of
antigenotoxic potential showed that fullerenol affected the decrease of the tested DNA
damage biomarkers.
Authors Key words
Nanočestice, fulereni, fulerenol, genotoksičnost, mikronukleusi,
hromozomske aberacije
Authors Key words
Nanoparticles, fullerenes, fullerenol, genotoxicity, micronuclei,
chromosomal aberrations
Classification
575.224.6:66.017 (043)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Nanomaterijali zahvaljujući svojim malim dimenzijama i raznovrsnim
fizičkohemijskim osobinama imaju velik potencijal za primenu u različitim oblastima
života. Među nanočestice sa širokom upotrebom u biomedicini ubraja se fuleren C60.
Njegova slaba vodorastvorljivost može se prevazići derivatizacijom, pri čemu fuleren
stiče nova svojstva koja utiču na njegovu funkcionalnost. Najpoznatiji vodorastvorni
derivati C60 su fulerenoli (С60(ОН)n, n=2-40), koji imaju velik potencijal za primenu u
medicini. Taj potencijal je baziran na njihovoj sposobosti da u biološkim sistemima
skupljaju slobodne radikale nastale u oksidativnom stresu. Međutim, sa druge strane,
fulerenoli imaju sposobnost da pod određenim uslovima deluju prooksidativno. Zbog
toga je neophodno definisanje koncentracija i uslova pod kojima fulerenol i njegovi
derivati deluju kao antioksidanti odnosno prooksidanti. Taj aspekt je veoma važan zbog
uticaja ovih nanočestica na DNK i određuje u velikoj meri njihova genotoksična
odnosno antigenotoksična svojstva. Pored uticaja koncentracije nanočestica na
oksidativni status, na genotoksičnost utiču i fizičkohemijske karakteristike samih
nanočestica kao što su: veličina, oblik, površinsko naelektrisanje, čistoća, rastvorljivost,
površinske modifikacije i agregacija, koje je takođe potrebno precizno definisati.
Konačno, ispitivanje uticaja novosintentisanih supstanci sa potencijalom za medicinsku
aplikaciju na DNK, predstavlja neophodan korak pre faze kliničkih studija.
Zbog svega navedenog, primarni cilj ovog rada jeste ispitivanje genotoksičnih
odnosno antigenotoksičnih svojstava vodorastvornog fulerenskog derivata fulerenola
C60(OH)24, na dva različita sisarska modela. Prvi model je ćelijska kultura ovarijuma
kineskog hrčka CHO-K1, a drugi primarna ćelijska kultura humanih limfocita. U radu
su evaluirane fizičkohemijske karakteristike nanočestice fulerenola C60(OH)24 u
medijumu za ćelijske kulture sa serumom i to u uslovima koji odgovaraju
6
eksperimentalnim uslovima u testovima mikronukleusa i hromozomskih aberacija.
Zatim je ispitan uticaj fulerenola na preživljavanje ćelija u cilju utvrđivanja
subcitotoksičnih koncentracija fulerenola, potrebnih za ispitivanje genotoksičnosti i
antigenotoksičnosti fulerenola. Nakon toga je izvršena evaluacija incidencije
biomarkera oštećenja DNK radi utvrđivanja genotoksičnog potencijala fulerenola. U
poslednjem segmentu rada je evaluacijom istih biomarkera analiziran i antigenotoksičan
potencijal fulerenola, na ćelijskim kulturama koje su prethodno oštećene poznatim
citostatskim agensom mitomicinom C.
Rezultati analiza su pokazali da je C60(OH)24 dimenzija od 40-180 nm u zavisnosti
od kosolventa, kao i da gradi stabilne nanočestice u medijumu za ćelijsku kulturu sa
fetalnim goveđim serumom. Citotoksičnost fulerenola kreće se u opsegu koncentracija
od 88,6 μM-443,2 μM. Analizom genotoksičnosti fulerenola testom mikronukleusa i
hromozomskih aberacija pokazano je da fulerenol nije bio genotoksičan u ispitivanim
ćelijskim kulturama, pri ispitivanim subcitotoksičnim koncentracijama i pri datim
vremenskim tretmanima. Ispitivanje antigenotoksičnog potencijala je pokazalo da
fulerenol utiče na snižavanje ispitivanih biomarkera oštećenja DNK.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.