Dépôt de nanoparticules de conversion ascendante modifiées par anticorps sur du verre par une méthode assistée par laser pour améliorer les performances de la culture cellulaire

Introduction

Les cellules épithéliales peuvent être trouvées sur les surfaces internes et externes du corps humain, y compris la peau, les intestins, les voies respiratoires et l'appareil reproducteur. Les cellules épithéliales fournissent non seulement une coque de sécurité contre la saleté et les microbes, mais elles présentent également des fonctions importantes, par exemple l'étirement, les pistes, etc. [1]. Par conséquent, les cellules épithéliales ont été largement utilisées dans l'ingénierie tissulaire et la régénération tissulaire. L'interaction entre les cellules épithéliales et la surface des substrats est vitale pour maintenir la fonction et la communication des cellules. Normalement, un revêtement à base de protéines, par exemple du collagène de queue de rat, est appliqué pour permettre aux cellules épithéliales de se développer sur la boîte de Pétri, ou le verre, pour des études ultérieures. Récemment, des nanomatériaux revêtus sur un substrat démontrent le potentiel de contrôle de la croissance des cellules en utilisant les morphologies fines, les textures/motifs spéciaux du revêtement nanostructuré [2,3,4]. De plus, les nanomatériaux luminescents ont montré des avantages significatifs par rapport aux colorants organiques traditionnels dans l'étude de l'interaction cellule-cellule et de la surface cellulaire en raison de leurs propriétés de photoluminescence très stables. Il est intéressant de découvrir l'interaction des cellules et d'une surface recouverte de nanostructures luminescentes modifiées par des protéines.

Le phénomène de conversion ascendante, étudié pour la première fois en 1959, est l'absorption séquentielle de deux photons ou plus pour émettre une lumière à haute énergie [5, 6]. Les nanoparticules de conversion ascendante dopées au lanthanide (UCNP) se composent de trois composants différents, notamment l'activateur, le sensibilisateur et la matrice hôte. Les ions lanthanides tels que Er ³⁺ , Ho ³⁺ , et Tm ³⁺ pourraient jouer un rôle d'activateurs car ils possèdent des structures de niveau d'énergie uniques [7,8,9,10,11]. Yb ³⁺ L'ion est le sensibilisateur le plus courant qui peut être appliqué pour transférer l'énergie de la lumière excitée aux activateurs [12,13,14]. Les matériaux oxydés et les matériaux fluorés sont normalement utilisés comme cristal hôte [15,16,17]. Les nanoparticules de conversion ascendante, émettant de la lumière du domaine visible au domaine proche infrarouge sous l'excitation de la lumière proche infrarouge (NIR), peuvent être appliquées à la bio-imagerie des tissus profonds en raison du coefficient de diffusion inférieur de la lumière proche infrarouge connu sous le nom de "fenêtre thérapeutique". » [18]. Récemment, diverses modifications de surface des UCNP ont été développées pour le marquage/détection biologique [19, 20]. Par exemple, l'avidine a été conjuguée à de l'acide hexanedioïque (HAD) modifié à la surface des UCNP pour démontrer l'interaction avec les anticorps [21]. Les UCNP core-shell modifiés par ADNsb sont développés pour détecter des oligonucléotides spécifiques [24].

D'autre part, l'immunoglobuline G (IgG), un anticorps présent dans le sang et le liquide extracellulaire, contrôle l'infection des tissus. Les interactions entre les IgG et les nanoparticules ont été étudiées, par exemple, les IgG peuvent être utilisées comme modèle pour produire des nanoparticules d'or et les IgG ont modifié les nanoparticules magnétiques pour marquer les cellules bactériennes [22, 23]. Cependant, seules quelques études ont été rapportées sur la modification des IgG sur les UCNP pour la culture cellulaire ou la culture tissulaire.

Des méthodes conventionnelles telles que les méthodes sol-gel, le revêtement par centrifugation et l'évaporation de solvant ont été appliquées au dépôt de nanoparticules modifiées de biomolécules sur un substrat pour un essai biomédical [27, 28]. Cependant, les méthodes de revêtement en solution pour le dépôt de protéines ou de nanostructures à base de protéines minimisent à peine la contamination. Le dépôt laser présente une épaisseur bien contrôlée et évite la contamination de l'opération survenant lors des dépôts chimiques. Très peu de techniques de dépôt au laser ont été utilisées pour développer une surface à base de protéines pour la culture cellulaire.

Contrairement aux méthodes de dépôt physique conventionnelles, la technique d'évaporation laser pulsée assistée par matrice (MAPLE) n'ablate pas directement les matériaux cibles; au lieu de cela, la plupart de l'énergie du laser est absorbée par le solvant congelé (matrice) [24, 25]. Dans un procédé MAPLE, les matériaux cibles dispersés dans un solvant hautement volatil (matrice) sont introduits dans le porte-cible refroidi à l'azote liquide [26,27,28,29,30]. Sous l'irradiation laser, les matériaux cibles peuvent être transportés vers le substrat avec un solvant d'évaporation. La technique APLE a été appliquée dans divers domaines, notamment les capteurs, les dispositifs électroniques organiques, l'administration de médicaments, le revêtement d'implants, etc. [31,32,33,34,35]. Cependant, très peu de travaux ont été rapportés sur l'effet du substrat avec des nanoparticules de biomolécule/protéine déposées par MAPLE sur les performances de la culture cellulaire.

Dans cette étude, nous avons produit des UCNP (NaGdF₄ :Yb ³⁺ , Euh ³⁺ ) et les UCNP modifiées par l'immunoglobuline G (IgG) (UCNPs-IgG) par méthode hydrothermale. Ensuite, des UCNP avec/sans modification d'IgG ont été directement déposés sur le fond de verre d'une boîte de culture cellulaire en utilisant un procédé MAPLE avec un laser Nd:YAG à 532 nm. Les cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC) ont été ensemencées sur le verre déposé avec les UCNP pour étudier la cytotoxicité du revêtement des UCNP et les comportements des cellules sur la surface traitée avec les UCNP.

Méthodes/Expérimental

Matériaux

Nitrate de gadolinium (III) hexahydraté (Gd (NO₃ )₃ ·6H₂ O, cristaux et grumeaux, 99,9% de base de métaux traces), nitrate d'ytterbium (III) pentahydraté (Yb (NO₃ )₃ ·5H₂ O, 99,9 % à base de métaux traces), nitrate d'erbium (III) pentahydraté (Er (NO₃ )₃ ·5H₂ O, 99,9% de base de métaux traces), fluorure de sodium (NaF, BioReagent, adapté à la culture de cellules d'insectes, ≥ 99%), polyéthylèneimine ramifiée (PEI, Mw moyen ~ 800 par LS, Mn moyen ~ 600 par GPC), anti-humain IgG (spécifique de Fab)-anticorps FITC produit chez la chèvre (anticorps isolé par affinité, solution aqueuse tamponnée), le dichlorhydrate de 4′,6-diamidine-2′-phénylindole (DAPI) et l'isothiocyanate de phalloïdine-tétraméthylrhodamine B (Phalloidin-TRITC) ont été achetés de Sigma-Aldrich. L'éthylène glycol (EG) a été acheté auprès de Fisher Chemical. L'isopropanol (2-propanol) a été acheté auprès de Caledon Laboratory Chemicals.

Synthèse des UCNP avec et sans IgG à l'aide d'un processus One-Pot

Les UCNP (NaGdF₄ :Yb ³⁺ , Euh ³⁺ ) ont été synthétisés par une méthode one-pot modifiée [36]. Brièvement, 720 mg de Gd (NO₃ )₃ ·6H₂ O, 170 mg d'Er (NO₃ )₃ ·5H₂ O, 160 mg de Yb (NO₃ )₃ ·5H₂ 0 et 20 ml d'éthylène glycol ont été ajoutés dans un ballon à trois cols. Ensuite, 0,7 g de PEI a été doucement ajouté au ballon. Ensuite, 336 mg de NaF dissous dans 10 ml d'éthylène glycol ont été ajoutés goutte à goutte dans le ballon. Le mélange a été chauffé à 200°C et chauffé au reflux pendant 6 h sous protection à l'azote. Les produits de réaction ont été récupérés par centrifugation et lavés plusieurs fois avec de l'éthanol/eau distillée. Le produit a été séché à 60 °C.

Les anticorps IgG ont été modifiés à la surface des UCNP par des liaisons amides. Comme le montre la figure 1, 15 mg de poudre d'UCNP ont été dissous dans 15 ml d'eau distillée. Ensuite, 5 ml de solution saline tamponnée au borate (BBS, pH = 8) et 20 g d'IgG ont été ajoutés à la solution. La solution a été agitée à température ambiante pendant 2 h. Le produit a été lavé et récupéré par centrifugation.

Schéma de la méthode à un pot pour la production d'UCNP et d'UCNP-IgG

Dépôt d'UCNP avec/sans IgG par MAPLE

Le processus de dépôt au laser a été effectué par un équipement MAPLE 2000 (projet 206, PVD Products, Inc., États-Unis) affilié à un laser Nd:YAG de 532 nm. Le processus de dépôt est illustré à la figure 2. Les nanoparticules cibles ont été dissoutes dans de l'isopropanol avec une concentration de 1 % en poids. Le mélange a été congelé dans le porte-cible refroidi par de l'azote liquide. Aucun autre additif ni tensioactif supplémentaire n'a été utilisé dans ce processus.

Schéma de dépôt des UCNPs et UCNPs-IgG en utilisant la technique MAPLE

De plus, un laser Nd:YAG de 532 nm a été appliqué avec une fréquence laser à 10 Hz et le τ_fwhm 200 s. La taille de la zone du point laser était de 0,63 cm ² et la fluence laser était de 150 mJ/cm ² . Les substrats en verre ont été traités avec une solution à 2 % en poids de gélatine qui a été fixée sur le support de substrat et la température des substrats était de 25 °C pendant tout le processus d'expérimentation. Le processus de dépôt au laser a été réalisé sous 1 × 10 ⁻⁶ Torr. Comme dans nos études précédentes [42, 43], le temps de dépôt a été fixé à 2 h. La distance substrat-cible était de 4,5 cm (configuration verticale). Le porte-cible et le porte-substrat étaient en rotation (cible :10 tr/min, substrat :25 tr/min) pendant la période d'irradiation laser.

Caractérisation des matériaux

Les UCNPs et les UCNPs-IgG avant le dépôt MAPLE ont été caractérisés au microscope électronique à transmission (MET, Philips CM-10, fonctionnant à 80 kV). Les spectres infrarouges à transformée de Fourier (FTIR) des UCNPs et UCNPs-IgG ont été obtenus par un spectromètre Bruker Vector 22 FTIR (plage de balayage 600 cm ⁻¹ ~4500 cm ⁻¹ , résolution 4 cm ⁻¹ , 64 numérisations). Les propriétés de photoluminescence des UCNP ont été étudiées à l'aide du spectrofluoromètre QuantaMaster™ 40 (Horiba Canada—Photon Technology International Inc.). La croissance des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVECs) sur la surface du verre avec/sans les dépôts de nanoparticules a été étudiée par un microscope confocal (Zeiss LSM 5 Duo Vario Microscope). Le microscope électronique à balayage Hitachi S-3400 N associé au système INCA PentaFET-x3 EDX (Oxford Instruments) a été utilisé pour effectuer la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX).

Étude sur les comportements cellulaires

Des cellules endothéliales de veine ombilicale humaine (HUVECs, American Type Culture Collection) ont été utilisées pour étudier la biocompatibilité des UCNPs avec/sans modification d'IgG après le traitement de dépôt au laser. Les HUVEC ont été ensemencées sur la surface de verre déposée avec des UCNP et des UCNP-IgG. Le substrat de verre traité avec une solution de gélatine à 2 % en poids (sans UCNP) est utilisé comme témoin après le traitement de dépôt MAPLE. Les échantillons déposés ont été trempés dans du milieu MCDB (10 % de sérum bovin foetal, 1 % de pénicilline et amphotéricine B) pour l'ensemencement des HUVEC. Les HUVEC ont été cultivées à 37°C pendant 24h. Les HUVEC ont été fixées sur la surface des substrats avec du formol à 4% pendant 2 h pour obtenir l'imagerie confocale (Zeiss LSM 510 Duo). Les cellules ont été colorées avec Phalloidin-TRITC et DAPI. Les échantillons ont été lavés avec du PBS (pH 7,4) et traités avec l'agent anti-décoloration.

Étude sur la cytotoxicité

Les HUVEC ont été cultivées en milieu MCDB (10 % de sérum bovin foetal, 1 % de pénicilline et amphotéricine B) à la surface des échantillons déposés. Après transfert dans des boîtes de culture, les cellules ont été cultivées pendant 24h (37°C, 5% CO₂ ) à la surface des échantillons. Environ 100 000 cellules ont été ensemencées à la surface de chaque échantillon (avec/sans dépôt d'UNCP). Tous les échantillons, y compris le contrôle, les substrats de verre avec dépôt d'UCNP et d'UCNP-IgG ont été mesurés en triple. Ensuite, l'agent MTT (bromure de 3-(4,5-diméthyl thiazolyl-2)-2, 5-diphényl tétrazolium) a été ajouté au milieu cellulaire et les cellules ont été incubées pendant 3 h. Le milieu cellulaire a été retiré et les puits ont été rincés deux fois avec du PBS. Ensuite, du DMSO a été ajouté à chaque puits pour dissoudre le formazan. Le liquide a été transféré dans les plaques à 96 puits et analysé avec le lecteur biocinétique à 490 nm (Bio-Tek Instruments EL340I Microplate Reader).

Résultats et discussion

Caractérisation des UCNPs/UCNPs-IgG avant le dépôt MAPLE

Les anticorps IgG ont été conjugués sur des UCNP modifiés par une amine par des liaisons amide. Les UCNP avec/sans IgG ont été caractérisées par MET. La figure 3a est la micrographie MET des UCNP cubiques. La taille moyenne des UCNPs est estimée à 50 ± 8 nm. Le petit encart de la figure 3a est la micrographie du TEM à haute résolution (HRTEM). Les UCNP ont des structures hautement cristallines. La distance interplanaire mesurée entre deux plans de réseau adjacents était de 0,312 nm, correspondant à un plan (1 1 1) de phase cubique NaGdF₄ (JCPDS 27-0697). La figure 3b est la micrographie MET des UCNP conjugués à l'IgG (UCNPs-IgG). Les UCNP modifiées avec des anticorps sont restées de forme cubique et la taille moyenne des particules est d'environ 54 ± 8 nm. Les anticorps IgG bioconjugués sur les UCNP peuvent être observés directement par MET comme le montre la figure 3b, marqué d'un cercle rouge. La taille des anticorps IgG est d'environ 10 ± 5 nm, ce qui est similaire au calcul théorique et aux mesures expérimentales [44, 45].

Micrographies MET de a UCNP et b UCNPs-IgG avant dépôt MAPLE

La structure cristalline des UCNPs (NaGdF₄ :Yb ³⁺ , Euh ³⁺ ) a été révélé par diffraction des rayons X sur poudre (XRD) comme le montre la figure 4. Quatre pics à 32°, 37°, 54° et 65° dans le profil XRD sont attribués à (111), (200), ( 220) et (311) plans cristallins, ce qui est le même avec le modèle XRD standard de phase cubique NaGdF₄ (JCPDS 27-0697) et références [36, 37]. Les mesures HRTEM et XRD confirment la structure cristalline des UCNP.

Profil XRD de NaGdF₄ :Euh ³⁺ , Yb ³⁺ nanoparticules de conversion ascendante

Pour étudier plus avant la bioconjugaison des IgG sur les UCNP, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) a été utilisée. Comme le montre la figure 5, les bandes de vibration de flexion des groupes amine sont observées à 1515 cm ⁻¹ et 1511 cm ⁻¹ dans les spectres des UCNP et des UCNP-IgG puisque les anticorps PEI et IgG possèdent des groupes amino. Les pics à 2987 cm ⁻¹ , 2900 cm ⁻¹ , et 1400 cm ⁻¹ peut être attribué aux vibrations d'étirement de -CH₂ - et les liaisons C-C, respectivement. La bande de vibration d'étirement du groupe hydroxyle (-OH) est observée à 3673 cm ⁻¹ dans le spectre des UCNPs-IgG en raison du groupe carboxyle des IgG. Le pic à 1249 cm ⁻¹ et 1650 cm ⁻¹ sont attribuées à l'étirement des bandes de vibration de la liaison carbone-oxygène et de la liaison amide, respectivement, dans le spectre des UCNP modifiées par IgG. Ces pics révèlent la présence des anticorps IgG à la surface des UCNPs-IgG.

Spectres FTIR des UCNPs-IgG et UCNPs, respectivement, réalisés par un processus monobloc

Caractérisation des UCNP avec/sans IgG après dépôt MAPLE

Les UCNPs et UCNPs-IgG ont été déposés par procédé MAPLE sur des boîtes de culture cellulaire à fond de verre. La surface du verre avant et après le dépôt d'UCNPs et d'UCNPs-IgG, respectivement, a été caractérisée par la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX). La figure 6 montre la présence d'éléments de gadolinium (Gd), d'erbium (Er), d'ytterbium (Yb) et de fluor (F) dans des échantillons de verre recouverts d'UCNPs (Fig. 6a) et d'UCNPs-IgG (Fig. 6b), respectivement. De plus, la photoluminescence des UCNPs et des UCNPs-IgG après le dépôt MAPLE avec un temps d'irradiation plus long a été mesurée. Des émissions vertes (540 nm) et rouges (650 nm) peuvent être observées sous l'excitation de 980 nm comme indiqué dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S1 dans le fichier d'accompagnement. Il est à noter que l'intensité de l'émission est légèrement différente entre les échantillons d'UCNPs avec et sans IgG, ce qui pourrait être causé par les défauts de surface, ou l'erreur de mesure. Une étude plus approfondie sera menée. Par conséquent, le dépôt MAPLE peut maintenir la structure et les propriétés des UCNP avec/sans IgG.

Spectres EDX de a échantillons après traitement MAPLE et b échantillons sans traitement MAPLE (verre nu)

Le FTIR a été utilisé pour étudier les revêtements UCNPS et UCNPs-IgG fabriqués par la technique MAPLE en comparaison avec l'échantillon de verre nu. Les spectres FTIR des échantillons déposés avec les UCNPs, les UCNPs-IgG par le dépôt MAPLE et l'échantillon blanc (substrat de verre nu) sont affichés sur la Fig. 7. Les bandes de vibration d'étirement des groupes -OH à 3648 cm ⁻¹ est attribué au groupe carboxyle des IgG, qui n'est observé que dans le spectre 1, c'est-à-dire le revêtement UCNPs-IgG. Ce résultat indique l'existence de l'UCNP-IgG à la surface des substrats. Dans le spectre 2 (revêtement UCNPs), la bande de vibration de flexion à 1575 cm ⁻¹ est attribuée au groupe amine modifié sur les UCNP, tandis que la bande de vibration de flexion du groupe amine est à peine observée dans le spectre 1 (UCNPs-IgG) en raison de la bioconjugaison réussie. Par conséquent, la technique MAPLE est capable de maintenir les propriétés et les microstructures des UCNP modifiées avec des anticorps.

Spectres FTIR de verre nu et de verre recouvert d'UCNPs-IgG et d'UCNP, respectivement

Par rapport au spectre du verre nu (spectre-3), les bandes de vibration d'étirement des groupes méthylène sont de l'ordre de 2985 cm ⁻¹ et 2900 cm ⁻¹ dans le spectre 1 et le spectre 2 en raison des groupes fonctionnels à base de carbone à la surface des UCNP. Il est à noter que les pics de revêtements de la figure 7 sont significativement plus faibles que les pics de la figure 5 qui sont causés par les faibles quantités de nanoparticules déposées sur la surface du substrat, et les changements de spectres à 1250 cm ^-1 dans la Fig. 7 par rapport à la Fig. 5 provient de l'effet du substrat de verre.

Comportements des cellules sur les différents revêtements

Les méthodes traditionnelles pour les cellules HUVEC nécessitent le revêtement d'une couche de protéines qui est utilisée comme contrôle dans l'étude des performances de la culture cellulaire. Par conséquent, trois revêtements différents dans cette étude sont (1) le témoin (verre recouvert de gélatine), (2) le verre recouvert d'UCNP et (3) le verre recouvert d'UCNP-IgG. La figure 8 présente les micrographies au microscope confocal de cellules cultivées sur différentes surfaces pendant 24 h. Les quantités de HUVEC se développant sur la surface recouverte d'UCNP et d'UCNP-IgG, respectivement, sont similaires à celles du contrôle. Cependant, les comportements des cellules HUVEC poussant sur les surfaces modifiées avec UCNPs-IgG sont considérablement améliorés au cours de la première période de culture de 24 heures. Les comportements de croissance des cellules au cours de la période de culture comprenaient la surface des cellules, la longueur des connexions, la longueur des cellules et le nombre total de cellules à la surface des échantillons ont été étudiés et analysés.

Micrographies confocales des HUVEC à la surface de a contrôle, b UCNPs, et c UCNP IgG-modifiés

La figure 9 affiche l'analyse statistique des comportements cellulaires après 24 h de culture sur les trois surfaces différentes. La surface des cellules (Fig. 9a), la longueur des connexions (Fig. 9b), la longueur des cellules (Fig. 9c) et le nombre de cellules (Fig. 9d) ont été étudiées par le logiciel ImageJ. Les longueurs des cellules sont définies comme la plus grande valeur de longueur de cette cellule. La longueur de la connexion est définie comme la distance entre le bord des extrémités de la cellule et les noyaux cellulaires. Par rapport à celle des cellules en croissance sur l'échantillon témoin, la surface cellulaire des cellules HUVEC à la surface modifiée avec des UCNP et des UCNP-IgG augmente de 11,2 % et 22,2 %, respectivement; la longueur des connexions des cellules HUVEC en surface modifiées par les UCNPs et les UCNPs-IgG augmente de 12,5% et 17,5%; et la longueur des cellules HUVEC à la surface modifiées avec des UCNPs et des UCNPs-IgG augmente de 8,2 % et 17,3 %. De plus, les résultats analysés du nombre de cellules montrent que la quantité de cellules à la surface de l'échantillon à base d'UCNP est d'environ 8% supérieure à celle du contrôle. Ces résultats indiquent que les échantillons d'UCNPs et les échantillons d'UCNPs-IgG sont biocompatibles avec les cellules HUVECs, ce qui est cohérent avec les travaux précédents [38]. La croissance des cellules HUVEC cultivées sur la surface déposée avec des UCNPs et des UCNPs-IgG a été favorisée en termes de surface cellulaire, de longueur cellulaire et de longueur de connexion. Des études antérieures indiquent que les nanostructures pourraient déclencher l'activation endothéliale des cellules HUVEC [2,3,4,39]. Il a été rapporté que la libération de médiateurs inflammatoires et la régulation à la hausse des molécules d'adhésion des HUVEC seraient observées lorsqu'elles sont exposées à une variété de nanoparticules [40]. Les médiateurs inflammatoires pourraient favoriser les effets de l'angiogenèse et de la pro-angiogenèse sur la base des études précédentes [2, 41]. De plus, des travaux récents indiquent que les IgG pourraient favoriser la transformation de type angiogenèse des HUVEC [3].

HUVEC cultivées sur différents revêtements, y compris le contrôle, les UCNP, les UCNP-IgG :a zone de cellule, b longueur de connexion cellulaire, c longueur de cellule, et d nombre de cellules

Effet du revêtement des UCNP avec/sans IgG sur la viabilité cellulaire

La viabilité cellulaire a été étudiée en utilisant des cellules HUVEC cultivées sur les différentes surfaces. La figure 10 montre la viabilité relative des cellules sur différentes surfaces :contrôle (verre recouvert de gélatine), verre nu, UCNPs déposés sur des substrats de verre et UCNPs-IgG déposés sur des substrats de verre. La viabilité cellulaire relative du verre nu, du verre recouvert d'UCNP et du verre recouvert d'UCNP-IgG était de 99,6 %, 105,44 % et 103,96 %, respectivement. Certaines études montrent que le PEI à forte concentration peut avoir un effet toxique, en particulier lorsqu'il est appliqué à forte concentration, mais l'utilisation du PEI comme ligand est acceptable et montre une cytotoxicité négligeable [44,45,46,47]. En raison du mécanisme de MAPLE, la quantité d'UCNPs/UCNPs-IgG à la surface du substrat est bien inférieure au seuil (1 mg/ml). Il est clair que le dépôt d'UCNP et d'UCNP-IgG sur le verre par MAPLE n'impose pas d'effets toxiques sur les cellules HUVEC. Il est à noter que les matériaux biocompatibles peuvent normalement avoir une viabilité cellulaire relative (> 85 %) de cellules. [8]

Viabilité cellulaire des cellules HUVEC poussant sur du verre nu, des revêtements avec des UCNP et des UCNP-IgG, respectivement, et du verre recouvert de gélatine utilisé comme contrôle

Conclusions

En résumé, les UCNPs et UCNPs-IgG ont été synthétisés avec succès par la méthode one-pot et ont été déposés sur des boîtes de culture à fond de verre par la technique MAPLE. Les résultats de TEM et FTIR révèlent la bioconjugaison réussie des IgG à la surface des UCNP. La taille moyenne des particules des UCNP est de 50 ± 8 nm. Les UCNP modifiées avec des anticorps sont restées de forme cubique et la taille moyenne des particules est d'environ 54 ± 8 nm. La bioconjugaison des IgG sur les UCNP peut être observée directement par MET qui a une taille moyenne de 10 ± 5 nm. Les spectres FTIR ont également confirmé la présence de la liaison groupe carboxyle/peptide de l'anticorps modifié à la surface des UCNP. Le processus de dépôt MAPLE a été utilisé pour déposer les UCNP et les UCNP-IgG sur un substrat de verre. Les résultats des mesures EDX, FTIR et PL indiquent la rétention des structures et des propriétés des UCNP et UCNPS après le dépôt MAPLE. Notre étude démontre que le procédé MAPLE peut permettre de conserver les propriétés et les structures de l'UCNP avec/sans modification d'anticorps. De plus, les performances de la culture cellulaire ont été statistiquement étudiées en cultivant la lignée cellulaire HUVEC sur les différentes surfaces traitées avec des UCNPs et des UCNPs-IgG, respectivement, fabriquées par le procédé MAPLE. La surface cellulaire, la longueur cellulaire et la longueur de connexion sont très importantes pour favoriser une confluence idéale et la formation de structures de microvaisseaux. Les surfaces de verre traitées avec des échantillons UCNPs et UCNPs-IgG par la technique MAPLE ne montrent aucun effet toxique pour la lignée cellulaire HUVEC. On s'attend à ce que le dépôt MAPLE d'UCNP et d'UCNP-IgG puisse être appliqué à la fabrication de nouveaux dispositifs biologiques pour l'ingénierie tissulaire et la régénération tissulaire.

Abréviations

DAPI :

Dichlorhydrate de 4′,6-Diamidine-2′-phénylindole

Ex. :

Éthylène glycol

HUVEC :

Cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine

IgG :

Immunoglobuline G

ÉRABLE :

Évaporation laser pulsée assistée par matrice

Île-du-Prince-Édouard :

Polyéthylèneimine

Phalloïdine-TRITC :

Isothiocyanate de phalloidine-tétraméthylrhodamine B

UCNP :

Nanoparticules d'upconversion