Promotion de la croissance cellulaire SH-SY5Y par des nanoparticules d'or modifiées avec de la 6-mercaptopurine et un peptide pénétrant dans les neurones

Contexte

La promotion de la prolifération des cellules neuronales et de la croissance des neurites est importante dans la régénération nerveuse [1, 2], pour laquelle de nombreux efforts ont été déployés afin de traiter les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer (MA), la maladie de Parkinson (MP) et les accidents vasculaires cérébraux [3 , 4]. Il a été démontré dans un certain nombre d'études que les propriétés de surface des matériaux pouvaient affecter la morphologie cellulaire, voire interférer/favoriser la réplication et la différenciation cellulaires, qui sont très prometteuses en médecine régénérative et en développant une nouvelle stratégie de nanomatériaux avec une fonctionnalité biologique active en tant qu'agents neurophiques [5 , 6].

Parmi les biomatériaux existants, les nanomatériaux d'or sont utilisés dans un large éventail d'applications biologiques, notamment la détection, l'étiquetage, l'administration de médicaments et l'imagerie, en raison de leur facilité de synthèse, de leur commodité pour la fonctionnalisation de surface, de leur faible toxicité, de leur bonne stabilisation et de leur biocompatibilité [7, 8]. Par exemple, une étude précédente a signalé que les nanotiges d'or associées à une exposition au laser de faible puissance stimulaient l'augmentation de la longueur des neurites jusqu'à 25 μm des cellules neuronales NG108-15 par rapport au témoin [9].

La 6-mercaptopurine (6MP ; Fig. 1a), un médicament anti-inflammatoire, a été utilisé pour fonctionnaliser la surface de nanoparticules d'or (AuNPs) pour former des AuNPs modifiés par 6MP (6MP-AuNPs) via une liaison Au-soufre [10] . Il a été rapporté que les 6MP-AuNPs étaient utilisés pour analyser quantitativement la concentration de 6MP dans le solvant via un mécanisme d'activation et de désactivation [11]. Cependant, aucune donnée ne montre l'effet des 6MP-AuNPs sur les cellules.

Schéma de la procédure expérimentale. un Structure 6-Mercaptopurine. b Procédure expérimentale. Les particules ont été synthétisées à pH 9,0 et apparaissaient agrégées à pH 7,4. Lorsque les particules ont été ajoutées au milieu cellulaire SH-SY5Y, elles ont été internalisées dans les cellules et ont stimulé la croissance cellulaire

Ici, nous avons utilisé une lignée cellulaire neuronale pour étudier l'interaction des 6MP-AuNPs et des cellules, car il est bien connu que les cellules neuronales sont fortement affectées par la propriété des substrats de culture. Parmi les lignées cellulaires neuronales, la cellule de neuroblastome humain (SH-SY5Y) est considérée comme un système modèle largement utilisé en raison de sa grande sensibilité à la stimulation environnementale et de son importance pour les biomatériaux fonctionnels dans la recherche neuronale. De plus, afin d'augmenter l'efficacité d'absorption des cellules neurales des 6MP-AuNPs, un peptide de ciblage des neurones (RDP) a été lié à la surface des particules pour former un conjugué 6MP-AuNPs-RDP. Les résultats suggèrent que le conjugué a montré une activité neurophique évidente, mais pas un effet anti-prolifératif de 6MP, conduisant à une augmentation significative de la prolifération cellulaire et de la croissance des neurites.

Méthodes/Expérimental

Synthèse du conjugué 6MP-AuNPs-RDP

Des AuNPs revêtus de citrate d'une taille de 20 nm ont été synthétisés par la méthode de réduction. En bref, une solution aqueuse de HAuCl₄ ·3H₂ O (100 mL, 0,01 %) a été chauffé sous agitation vigoureuse pendant 30 min, puis une solution de citrate de sodium (10 mL, 38,8 mM) a été rapidement ajoutée dans le HAuCl₄ Solution. Le mélange a été chauffé au reflux pendant 30 min supplémentaires, jusqu'à l'obtention d'une solution rouge foncé, et refroidi naturellement à température ambiante.

Les 6MP-AuNPs ont été préparés en mélangeant des AuNPs (0,33 mM) et une solution de 6MP (concentration finale 0,046 nM) pendant 5 h à température ambiante selon un rapport précédent [12]. Ensuite, le mélange a été centrifugé à 17 000g pendant 30 minutes. Par la suite, le surnageant a été jeté et le culot (6MP-AuNPs) a été remis en suspension et lavé avec de l'eau déminéralisée trois fois.

Pour obtenir des 6MP-AuNP modifiés par RDP, du RDP (FAM avec CKSVRTWNEI IPSKGCLRVG GRCPHVNGG GRRRRRRRRC ; synthétisé par Shanghai Ji'er Biotech. Co., Chine) et 6MP, avec une concentration finale respective de 0,023 nM, ont été ajoutés simultanément à la solution d'AuNP (0,33 mM) pendant 5 h puis centrifugé à 17 000g pendant 30 minutes. En tant que contrôle, un peptide brouillé marqué au FAM (FAM-SP; GRNECRIPRV GCVSRWRIGR KGRCHRLRPG GRVNRSHT GC) a été synthétisé (Shanghai Ji'er Biotech. Co., Chine) et 6MP-AuNPs-SP-FAM a été préparé en parallèle. Ensuite, le surnageant des particules a été jeté et les particules ont été respectivement lavées avec de l'eau déminéralisée. Les solutions de particules ont été respectivement ajustées à pH 9,0 avec du NaOH 0,1 M, puis passées à travers des filtres seringues de 0,22 μm et conservées à 4 °C pour être utilisées.

Caractéristiques des particules

Les spectres d'absorption ont été mesurés à température ambiante avec un spectrophotomètre UV/vis (UV-2450, Shimadzu Corp, Kyoto, Japon) pour détecter l'absorption optique des particules. La taille des particules et le potentiel zêta des particules ont été respectivement mesurés en utilisant un appareil de diffusion dynamique de la lumière (DLS) (Zetasizer Nano ZS; Malvern) après dilution avec de l'eau déminéralisée. La microscopie électronique à transmission (MET ; Shimadzu) a été utilisée pour observer la structure des particules.

Culture cellulaire

Les cellules SH-SY5Y ont été cultivées dans le milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) et le milieu F-12 avec un rapport de 1:1. Les milieux ont été respectivement supplémentés avec 10 % de sérum de veau fœtal (FCS), 100 unités/mL de pénicilline et 100 μg/mL de streptomycine. Les cellules ont été maintenues à 37 °C avec 5% de CO₂ dans un incubateur humidifié (Thermo Fisher Scientific, USA). Tous les réactifs pour la culture cellulaire ont été achetés auprès de HyClone (USA).

Captation cellulaire

Les cellules SH-SY5Y ont été ensemencées dans des plaques à 24 puits à une densité de 5 × 10 ⁴ cellules/puits. Lorsque la confluence cellulaire a atteint 60 %, du 6MP-AuNPs-RDP et du 6MP-AuNPs-SP marqués FAM de concentration finale de 0,25 μg/mL ont été respectivement ajoutés au milieu cellulaire pour une incubation de 2 h. Ensuite, les milieux cellulaires ont été jetés et remplacés par des milieux frais. Les cellules ont été observées et photographiées à l'aide d'un microscope à fluorescence (Olympus, Japon).

Impact de 6MP-AuNPs-RDP sur la croissance neuronale

Les cellules SH-SY5Y ont été ensemencées dans des plaques à 24 puits à une densité de 5 × 10 ⁵ cellules/puits pendant la nuit. Ensuite, des RDP-6MP-AuNP avec différentes concentrations (0, 0,125, 0,25, 0,5, 1,0 μg/mL) ont été respectivement ajoutés au milieu pour une incubation de 24 h. Le nombre de cellules a été compté à l'aide d'un compteur de cellules automatisé (Bio-Rad, États-Unis).

De plus, l'activité métabolique cellulaire a été mesurée par dosage du bromure de 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2,5-diphényltétrazolium (MTT) selon le rapport précédent [13]. En bref, les cellules SH-SY5Y ont été ensemencées dans des plaques à 96 puits à une densité de 5 × 10 ⁴ cellules/puits et incubés dans un milieu contenant 10 % de FBS pendant la nuit. Ensuite, les particules ont été respectivement ajoutées dans le milieu pendant 24 h. Les cellules ont été lavées avec du PBS trois fois, puis 100 μL de milieu frais et 10 μL de MTT (5 mg/mL dans du tampon PBS) ont été ajoutés à chaque puits. Après une incubation de 4 heures, les milieux ont été retirés et 200 μL de diméthylsulfoxyde (DMSO) ont été ajoutés pour dissoudre le formazan produit. L'absorbance du surnageant a été mesurée à 490 nm à l'aide d'un lecteur de microplaques (Bio-Rad, USA). Les cellules sans aucun ajout sont utilisées comme blanc, et les cellules avec seulement du solvant (0,1 M NaOH (pH 9,0) ont été ajustées à pH 7,4 par 0,1 M HCl) comme contrôle. L'activité métabolique relative des cellules a été calculée comme étant l'activité métabolique (%) =DO₄₉₀ (échantillon-blanc)/OD₄₉₀ (contrôle-vierge). Chaque valeur a été moyennée à partir de quatre expériences indépendantes.

Pour déterminer l'effet de 6MP-AuNPs-RDP sur la croissance des neurites, des cellules SH-SY5Y ont été transplantées dans des plaques à 6 puits et cultivées jusqu'à 30 % de confluence. Ensuite, les cellules ont été traitées avec 6MP-AuNPs-RDP (0,25 μg/mL) une fois par jour pendant 3 jours. Les longueurs des neurites ont été observées en microscopie optique (Olympus, Japon) et calculées à l'aide d'un logiciel ImageJ [14].

Prolifération cellulaire sur la surface revêtue de 6MP-AuNPs-RDP

Les 6MP-AuNPs-RDP ont été étalées de manière homogène sur le fond de boîtes de culture de 3,5 cm de diamètre, puis les cellules ont été transplantées sur les boîtes recouvertes de particules. Après incubation, les cellules ont été observées au microscope optique et la longueur des neurites a été comptée. Les cellules avec uniquement du solvant ont été utilisées comme témoin. Chaque expérience a été répétée quatre fois indépendamment, et 200 neurites ont été moyennés pour le calcul de la longueur des neurites.

Analyse statistique

Les données ont été exprimées en moyenne  ± SEM. Les données ont été analysées avec un programme informatique par analyse unidirectionnelle de la variance (ANOVA), suivie du test à plages multiples de Dunnett, avec le logiciel SPSS 13.0. Différences avec p < 0,05 ont été considérés comme statistiquement significatifs.

Résultats

Apparence et caractéristiques des nanoparticules

La solution aqueuse d'AuNPs a montré une couleur écarlate sous la lumière visible (Fig. 2a, 0 s). Après l'ajout de 6MP, la couleur est progressivement devenue sombre lorsque 6MP a été conjugué à AuNPs, et enfin, une précipitation bleu-noir de 6MP-AuNPs est apparue après 5 h de réaction. La précipitation a pu être résolue en ajustant le pH à 9,0, et à l'époque, la solution aqueuse de 6MP-AuNPs a montré une couleur rose. Les précipitations se reformeraient lorsque le pH était ajusté à 7,4.

Processus de réaction et caractéristiques des nanoparticules. un Processus de réaction pour la préparation de 6MP-AuNPs. Après l'ajout de 6MP dans la solution d'AuNP, la couleur de la solution a changé et une précipitation s'est progressivement formée en 5 h. b La précipitation de 6MP-AuNPs-RDP a été dissoute lorsque le pH a été ajusté à 9,0 par 0,1 M de NaOH. c Mesure DLS de la distribution granulométrique des particules. d Potentiel zêta des AuNPs, 6MP-AuNPs et 6MP-AuNPs-RDP. e Structures de particules sous TEM

6MP-AuNPs-RDP a été préparé en conjuguant les AuNPs avec des groupes thiol de 6MP ou RDP à pH 9,0. La solution aqueuse de 6MP-AuNPs-RDP a montré la même couleur rose que celle de la solution de 6MP-AuNP (Fig. 2b). Lorsque le pH de la solution 6MP-AuNPs-RDP a été ajusté à 7,4, les particules ont précipité au fond de la solution.

La taille et le potentiel zêta de la solution 6MP-AuNPs et 6MP-AuNPs-RDP (pH 9,0) ont été respectivement examinés par DLS (Fig. 2c). Les données ont montré que la taille moyenne de 6MP-AuNPs-RDP était légèrement plus grande que celle de 6MP-AuNPs (24,6 contre 20,5 nm), tandis que le potentiel zêta du premier était significativement plus élevé que le dernier (− 25,8 contre − 37,2 mV), suggérant que le RDP cationique a augmenté le potentiel de surface de la particule. Les images MET ont montré que ces deux nanoparticules étaient de forme sphérique (Fig. 2d).

Captation cellulaire des nanoparticules

Lorsque les solutions de particules ont été ajustées à pH 7,4 et ajoutées au milieu cellulaire, les particules ont commencé à s'agréger et ont coulé progressivement au fond des puits. Cependant, 30 min plus tard, une plaque vierge évidente est apparue autour des cellules, et l'espace des cellules traitées au 6MP-AuNPs-RDP avait moins d'agrégation de particules que celui des 6MP-AuNPs (Fig. 3a). En outre, davantage de nanoparticules ont été observées à l'intérieur des cellules traitées avec 6MP-AuNPs-RDP par rapport aux cellules traitées avec 6MP-AuNPs.

Absorption cellulaire des nanoparticules. un Des solutions 6MP-AuNPs et 6MP-AuNPs-RDP de 0,25 μg/mL ont été respectivement ajustées à pH 7,4 et ajoutées au milieu cellulaire pour une incubation de 30 min. Les particules ont été internalisées dans des cellules SH-SY5Y ou précipitées au fond des puits. b Diagramme schématique de l'AuNP modifié par un peptide marqué par 6MP et par fluorescence. Après que les cellules SH-SY5Y aient été incubées avec les particules pendant 2 h, des images ont été prises (c ) et l'intensité de fluorescence (d ) a été mesuré. Les données sont présentées sous forme de moyenne  ± SEM. Les valeurs ont été moyennées pour quatre expériences indépendantes. ^** p < 0,01 par rapport aux cellules traitées par 6MP-AuNPs-SP

Pour identifier davantage que les particules pouvaient pénétrer dans les cellules neuronales, des peptides marqués par fluorescence ont été conjugués avec les particules (Fig. 3b). Après 2 h d'incubation des cellules avec ces nanoparticules, une forte fluorescence a été observée dans les cellules traitées au 6MP-AuNPs-RDP, tandis qu'une fluorescence verte relativement faible était visible dans les cellules traitées au 6MP-AuNPs-SP. (Fig. 3c). Le résultat de la mesure de l'intensité de fluorescence avec le spectromètre de fluorescence (Hitachi Ltd. Co. Tokyo, Japon) a montré que les cellules traitées au 6MP-AuNPs-RDP avaient une intensité de fluorescence significativement plus élevée que celle des cellules traitées au 6MP-AuNPs-SP (Fig. 3d ), suggérant que le RDP, un type de peptides pénétrant dans les cellules (CPP), pourrait augmenter l'efficacité d'absorption cellulaire de la particule.

Effets des nanoparticules sur la croissance neuronale

Pour examiner si les particules avaient des effets sur la croissance neuronale, le test MTT et le comptage cellulaire ont été utilisés pour mesurer l'activité métabolique cellulaire et le nombre après incubation des cellules avec les particules pendant 24 h. Les résultats ont indiqué que la RDP seule n'affectait pas la croissance cellulaire, tandis que 6MP-AuNPs-RDP et 6MP-AuNPs à des concentrations respectives supérieures à 0,125 et 0,5 μg/mL, augmentaient l'activité métabolique cellulaire et le nombre de cellules de manière dose-dépendante (Fig. 4a, b). En outre, les cellules traitées au 6MP-AuNPs-RDP ont montré une activité métabolique plus élevée que les cellules traitées au 6MP-AuNPs, ce qui était probablement lié à l'efficacité de pénétration cellulaire plus élevée du 6MP-AuNPs-RDP que du 6MP-AuNPs.

Les particules ont augmenté l'activité métabolique des cellules (a ) et des nombres (b ), et la concentration de 6MP-AuNPs et 6MP-AuNPs-RDP variait de 0 à 1,0 μg/mL Les données sont présentées sous forme de moyenne  ± SEM. Les cellules avec seulement le solvant {0,1 M NaOH (pH 9,0) est ajusté à pH 7,4 par 0,1 M HCl} ont été utilisées comme contrôle. Les valeurs ont été moyennées pour quatre expériences indépendantes. ^* p < 0,05, ^** p < 0,01 par rapport aux cellules traitées par RDP, ^# p < 0,05, et ^## p < 0,01 par rapport aux cellules traitées par 6MP-AuNPs

Effets des nanoparticules sur la longueur des neurites

Outre le fait que les particules pourraient augmenter l'activité métabolique cellulaire, un impact des particules sur la longueur des neurites a également été observé à une concentration élevée (1 μg/mL) des particules. Les images (Fig. 5a) ont montré que les nanoparticules agrégées se sont déposées au fond des puits et qu'une plus grande zone de plaque vierge est apparue autour des cellules traitées au 6MP-AuNPs-RDP.

Les nanoparticules ont favorisé la croissance des neurites. Images (a ) et la longueur des neurites (b ) après que les cellules aient été respectivement traitées avec RDP, 6MP-AuNPs et 6MP-AuNPs-RDP pendant 24 h. Les cellules avec uniquement du solvant ont été utilisées comme contrôle. Les valeurs ont été moyennées pour 200 neurites. ^* p < 0,05 et ^** p < 0,01 par rapport au témoin

Après l'incubation de 24 heures, les résultats ont montré que les cellules traitées avec les particules avaient des neurites plus longs que les cellules témoins, alors qu'il n'y avait pas de différence significative entre les cellules traitées par RDP et le contrôle. De plus, la névrite des cellules traitées au 6MP-AuNPs-RDP était remarquablement plus longue que celle des cellules traitées au 6MP-AuNPs (Fig. 5b).

D'après le résultat de la figure 5, le 6MP a tué toutes les cellules SH-SY5Y en raison de sa cytotoxicité ; ainsi, nous n'avons pas utilisé 6MP pour revêtir la plaque. Aussi, comme le montrent les Fig. 3, 4 et 5, une quantité relativement faible de 6MP-AuNPs est entrée dans les cellules, et la longueur des neurites et le nombre de cellules étaient évidemment inférieurs à 6MP-AuNPs-RDP. Par conséquent, 6MP-AuNPs-RDP a été choisi pour la poursuite de l'étude afin d'examiner l'effet sur la croissance cellulaire.

Prolifération cellulaire et croissance des neurites après administration répétée de 6MP-AuNPs-RDP

Pour identifier davantage les résultats de 6MP-AuNPs-RDP sur la prolifération cellulaire et la croissance des neurites, 6MP-AuNPs-RDP ont été ajoutés dans le milieu cellulaire trois fois les jours 1, 2 et 3 après avoir cultivé des cellules dans des plaques à 6 puits (jour 0). Les résultats ont montré que la longueur des neurites des cellules traitées aux particules est devenue manifestement plus longue que celle du contrôle (Fig. 6a, b), et l'activité métabolique cellulaire a augmenté lorsque les cellules ont été traitées avec les particules (Fig. 6c).

La nanoparticule a induit la prolifération cellulaire et la croissance des neurites. un images cellulaires aux jours 1, 2, 3 et 4. b Longueurs des neurites des cellules traitées par 6MP-AuNPs-RDP et du contrôle. Les valeurs ont été moyennées pour 200 neurites. ^** p < 0,01 par rapport au témoin. c Activité métabolique des cellules traitées par 6MP-AuNPs-RDP. Les cellules ont reçu un traitement trois fois par jour pendant 3 jours. Dans un premier temps, 6MP-AuNPs-RDP a été ajouté dans le milieu cellulaire après que les cellules aient été cultivées pendant 24 h à partir de la transplantation cellulaire. Chaque concentration des particules était de 0,25 μg/mL. d Images de la croissance des neurites des cellules sur le revêtement de surface avec 6MP-AuNPs-RDP. Le 6MP-AuNPs-RDP a été étalé au fond de boîtes de culture de 3,5 cm de diamètre, puis les cellules ont été transplantées sur les boîtes. e La longueur des neurites a été mesurée à 0 ~ 3 jours. Les cellules avec uniquement du solvant ont été utilisées comme contrôle. Les valeurs ont été moyennées pour 200 neurites. ^** p < 0,01 par rapport au témoin, ^* p < 0,05, ^** p < 0,01 par rapport aux cellules du jour 1. La flèche bleue pointe vers les neurites représentatifs

Pour examiner l'effet de 6MP-AuNPs-RDP sur la croissance des neurites lorsque la particule était utilisée comme matériau de revêtement de surface, le fond des boîtes de culture était recouvert de 6MP-AuNPs-RDP, puis les cellules étaient transplaquées sur les revêtements. Les images ont montré que les particules se sont rapidement attachées à la membrane cellulaire (Fig. 6d), puis les particules ont été internalisées et distribuées dans les cellules entières, y compris le cytoplasme, la membrane du noyau et le noyau cellulaire. Les résultats ont également montré que les cellules traitées aux particules avaient des neurites significativement plus longs que le contrôle (Fig. 6e).

Effets de la nanoparticule sur la croissance cellulaire après un stockage congelé

Pour examiner la tolérance cellulaire pour les particules et identifier si les cellules ont maintenu leur capacité de prolifération après l'état de croissance détaché, les cellules traitées au 6MP-AuNPs-RDP ont été congelées et stockées pendant plusieurs jours lorsqu'elles ont atteint la phase de croissance exponentielle. Ensuite, les cellules ont été récupérées et cultivées sur des plaques à 24 puits (Fig. 7a). Les résultats ont montré que le nombre de cellules traitées aux particules a augmenté de manière significative et que les neurites sont devenus plus longs que le contrôle (Fig. 7b, c), suggérant que la croissance des cellules traitées aux particules ne pouvait pas être affectée par un processus de congélation et de récupération. .

La nanoparticule a augmenté la longueur des neurites et le nombre de cellules après un stockage congelé. (un ) Les cellules ont été traitées avec 6MP-AuNPs-RDP (1,0 μg/mL) avant le stockage, et les cellules ont été récupérées et poursuivies en culture pendant 3 jours. Longueur des neurites (b ) et les numéros de cellules (c ) des cellules traitées par 6MP-AuNPs-RDP ont augmenté de manière significative après stockage. Les cellules avec uniquement du solvant ont été utilisées comme contrôle. Les données sont présentées sous forme de moyenne  ± SEM. ^** p < 0,01 par rapport au témoin. La flèche bleue pointe vers les neurites représentatifs

Discussion

Les AuNPs ont montré de grandes applications potentielles dans divers domaines de la chimie, de la physique, des matériaux, de la biologie, de la médecine et des domaines interdisciplinaires connexes. Afin de stabiliser la structure des AuNPs, le plus souvent des ligands modifiés par un thiol ont été utilisés comme agents stabilisants qui pourraient se lier à la surface des AuNPs par la formation de liaisons Au-S. Dans l'étude, les groupes thiol de 6MP et RDP ont été conjugués à la surface des AuNP, et la structure des particules était stable et pouvait être utilisée pour une étude plus approfondie.

Comme on peut le voir d'après les résultats, les particules possédaient une propriété acido-basique évidente, qui était liée à la dissociation du groupe N(9)-H de la molécule 6MP qui s'est produite dans une plage de pH de 10,4 ~ 11,2 en solution, et l'agrégation s'est produite lorsque la valeur du pH de la solution 6MP-AuNP était inférieure à 6. La protonation de N9 de la molécule 6MP a neutralisé les 6MP-AuNPs avec une valeur de pH inférieure à 6, puis, les interactions intermoléculaires (interactions d'empilement de bases) sont devenues très fortes et compensées la répulsion électrostatique. Après modification RDP, les particules ont montré un comportement acide-base plus complexe car le pi du thiol-RDP était d'environ 11,5 en plus de la propriété acide-base des 6MP-AuNPs. À partir du titrage, la valeur de pi de 6MP-AuNPs-RDP était de 7,8, proche de la condition physiologique (pH 7,4). Ainsi, 6MP-AuNPs-RDP et 6MP-AuNPs pourraient précipiter à partir des milieux cellulaires.

Dans cette étude, nous avons identifié que RDP améliorait l'absorption cellulaire de 6MP-AuNPs, ce qui était cohérent avec les études précédentes. Il est bien connu que le RDP est un long peptide composé de 39 acides aminés, qui est dérivé de la glycoprotéine du virus de la rage qui a la capacité de transporter des macromolécules étrangères dans les cellules neuronales [15, 16]. Dans notre étude précédente, l'efficacité d'absorption cellulaire des nanoclusters d'or était significativement améliorée lorsque les nanoclusters étaient conjugués avec RDP [17]. Le mécanisme de pénétration de la RDP dans les cellules peut être associé à l'endocytose médiée par les récepteurs de l'acide γ-aminobutyrique (GABA) ou les récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine [18, 19].

L'étude a également suggéré un effet opposé de 6MP-AuNPs-RDP par rapport à 6MP que 6MP-AuNPs-RDP a favorisé la prolifération cellulaire et la croissance des neurites, montrant une activité neurophique évidente. Le mécanisme de cette différence distinctive de 6MP-AuNPs-RDP et 6MP pourrait être associé à la structure chimique de 6MP (un dérivé purique du groupe thiol C6) [20]. À la surface de 6MP-AuNPs-RDP, le groupe thiol de 6MP était engagé dans la liaison avec les AuNPs et ainsi bloqué. Par conséquent, le groupe purine a été exposé à la surface des particules. Il est bien admis que la purine joue un rôle vital dans la promotion de la croissance neuronale (telle que la différenciation cellulaire, la formation et l'extension des neurites, la synaptogenèse) par le biais des voies de signalisation purinergique intracellulaire [21, 22], y compris la protéine kinase activée par les mitogènes/protéine régulée par le signal extracellulaire. voies kinase (MAPK/ERK) et phosphatidylinositol 3-kinase/sérine-thréonine kinase Akt (PI3K/Akt) (les mêmes voies inductibles par les neurotrophines et les cytokines) [23]. Par conséquent, la purine de 6MP-AuNPs-RDP pourrait contribuer aux effets de la prolifération cellulaire et de la croissance des neurites.

Il convient de souligner que les cellules SH-SY5Y ont montré une bonne excellente tolérance au 6MP-AuNPs-RDP. Lorsque les cellules traitées aux particules ont reçu une administration répétée des particules ou récupérées après un stockage congelé, même lorsque les cellules se sont développées sur la surface recouverte des particules, elles conservent toujours une activité proliférative, ce qui suggère que le 6MP-AuNPs-RDP devrait avoir le potentiel de candidature.

Conclusions

Ici, nous avons suggéré que les AuNPs modifiés avec 6MP et RDP pourraient efficacement favoriser la prolifération cellulaire et la croissance des neurites. En raison de l'excellente biocompatibilité et de la biosécurité des nanoparticules, il s'agit d'un biomatériau prometteur qui peut être utilisé comme nanomatériau neurophique pour la croissance neuronale.

Abréviations

6MP :

6-Mercaptopurine

AD :

Maladie d'Alzheimer

AuNP :

Nanoparticules d'or

DLS :

Diffusion dynamique de la lumière

DMEM :

Milieu Eagle modifié de Dulbecco

DMSO :

Diméthylsulfoxyde

FCS :

Sérum de veau foetal

MTT :

Bromure de 3-(4,5-Diméthylthiazol-2-yl)-2,5-diphényltétrazolium

PD :

Maladie de Parkinson

RDP :

Peptide dérivé du virus de la rage

TEM :

Microscopie électronique à transmission