Πηγή: abbottec Life Science
Τα πολυδιάστατα νανοϋλικά με βάση το Ti3C2 (mxene) (m-mbns, συμπεριλαμβανομένων των νανοφύλλων και των κβαντικών κουκκίδων (QDs)) είναι εξαιρετικά σημαντικά καρβίδια ή καρβονιτρίδια μετάλλων μετάπτωσης, τα οποία έχουν σημαντική φωτοθερμική δράση στη θεραπεία του καρκίνου σε ζωικά μοντέλα και παρουσιάζουν πιθανές προοπτικές πρακτικής εφαρμογής. Ωστόσο, λεπτομερείς βιολογικές πληροφορίες σχετικά με τις αλλαγές στη βιοσυμβατότητα, τις μεταβολικές διεργασίες και τους μηχανισμούς που προκαλούνται από το πολυδιάστατο mxene είναι σπάνιες. Η μεταβολομική σε συνδυασμό με την τεχνολογία λιπιδομικής ανάλυσης παρέχει μια εναλλακτική λύση με μεγάλη ποσότητα βιολογικών πληροφοριών, που αποκαλύπτουν τη βιολογική απόκριση των οργανισμών κάτω από εξωγενή ερεθίσματα σε μοριακό επίπεδο.
Ο Zhang Dingkun, βοηθός ερευνητής του West China Hospital of Sichuan University (Εργαστήριο κλινικής πρωτεϊνικής και μεταβολομικής, Ινστιτούτο συστηματικής γενετικής) Ο συνεργάτης ερευνητής Gong Meng δημοσίευσε μια ερευνητική εργασία με τίτλο "διερευνώντας τη βιολογική επίδραση των πολυδιάστατων νανοϋλικών με βάση το Ti3C2 (mxene) μέσω ενός μεταβολομική συνδυασμένη προσέγγιση λιπιδομικής: μια πολυδιάστατη καθορισμένη εναλλαγή στον ενεργειακό μεταβολισμό» στο διεθνές ακαδημαϊκό περιοδικό χημεία υλικών. Αυτή η έρευνα αποκάλυψε τον νέο μηχανισμό ρύθμισης του πολυδιάστατου mxene σε μεταβολομικό επίπεδο.
Οι ερευνητές επέλεξαν m-mbns για να αλληλεπιδράσουν με τα ενδοθηλιακά κύτταρα της ανθρώπινης ομφαλικής φλέβας (HUVECs) και χρησιμοποίησαν μεταβολομικά και λιπιδομικά για να εξερευνήσουν το μεταβολισμό των HUVECs. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το m-mbns προκάλεσε αλλαγές στις βιολογικές συμπεριφορές που σχετίζονται με τον ενεργειακό μεταβολισμό των HUVECs, ενώ τα mxene QDs προκάλεσαν σημαντικές αλλαγές στον κυτταρικό μεταβολισμό (Εικ. 1-4), ο οποίος σχετιζόταν με πολυδιάστατη επαγόμενη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία (Εικ. 5). . Αυτά τα μεταβολικά αποτελέσματα μπορούν να διευρύνουν το ερευνητικό πεδίο των βιολογικών επιδράσεων των m-mbns και να προωθήσουν περαιτέρω την καινοτομία, τη βελτίωση των υλικών και τη βελτίωση της τεχνολογίας σε αυτό το ερευνητικό πεδίο.
Εικ. 1 ροή πειραμάτων κυψελών που σχετίζονται με m-mbns και έρευνα ωμικής. Συμπεριλαμβανομένου του χαρακτηρισμού m-mbns, της αλληλεπίδρασης m-mbns-huvecs, της μεταβολομικής ανάλυσης, της λιπιδομικής ανάλυσης, της στατιστικής ανάλυσης δεδομένων, της ανάλυσης desi-msi και της βιολογικής επαλήθευσης. Αυτή η διαδικασία καθιερώνει ένα εύλογο μοντέλο για την αποτελεσματική ανάλυση των μεταβολιτών και την αξιολόγηση της νανοτοξικότητας του m-mbn.
Εικ. 2 Αλλαγές της μεταβολομικής των κυττάρων υπό την παρέμβαση m-mbns. Μεταξύ των 56 διαφορικών μεταβολιτών (συμπεριλαμβανομένων οργανικών οξέων, αμινοξέων, λιπαρών οξέων, σακχάρων κ.λπ.) και των αντίστοιχων μεταβολικών οδών, οι κυτταρικές οδοί που σχετίζονται με τον ενεργειακό μεταβολισμό (συμπεριλαμβανομένης της γλυκόλυσης, του κύκλου TCA, της οδού φωσφορικής πεντόζης (PPP) και των λιπαρών οξέων βιοσύνθεση) παίζουν κυρίαρχο ρόλο στην αλληλεπίδραση «m-mbns-κύτταρο». Αυτή η αλληλεπίδραση υποδεικνύει επίσης ότι οι μεταβολίτες που σχετίζονται με το δείγμα και οι μεταβολικές οδοί που παρεμβάλλονται από τα QDs mxene επηρεάζονται περισσότερο λόγω της ενδοκύττωσης, ενώ η παρεμβολή που δημιουργείται από τα νανοφύλλα mxene είναι σχετικά ασθενής.
Εικ. 3 αλλαγές της κυτταρικής λιπιδωμίας υπό την παρέμβαση m-mbns. Παρατηρήθηκε ότι η ομάδα των λιπιδίων ήταν επίσης σημαντικά διαταραγμένη. Η διαδικασία παρέμβασης mxene QD προκάλεσε αύξηση λιπιδίων, συμπεριλαμβανομένων φωσφολιπιδίων, λυσοφωσφολιπιδίων, γλυκεριδίων και εστέρων χοληστερόλης, και είχε μια πιο περίπλοκη σχέση μεταξύ των λιπιδίων, ενώ η διαδικασία παρέμβασης του mxene nanosheet ήταν σχετικά αδύναμη, υποδεικνύοντας ότι το mxene QD προκάλεσε μοριακές αλλαγές στο μεταβολισμό των λιπιδίων και ήταν πιο έντονες.
Εικ. 4 χωρικές μεταβολομικές αλλαγές υπό την παρέμβαση m-mbns. Προκειμένου να επιβεβαιωθούν περαιτέρω τα παραπάνω αποτελέσματα της μεταβολομικής σε συνδυασμό με την λιπιδομική ανάλυση, οι συγγραφείς συνέλεξαν και παρατήρησαν τις μοριακές εικόνες παγωμένων τμημάτων πνεύμονα, νεφρού και ήπατος και μελέτησαν τα ποντίκια με παρέμβαση σε νανοφύλλα mxene και παρέμβαση mxene QDs από την desi-msi. Το Desi-msi αποτελείται από τροφοδοτικό, διαλύτη, τριχοειδές, ελεύθερο κινούμενο στάδιο δείγματος και είσοδο MS, που μπορεί να πραγματοποιήσει τη δοκιμή χωρικής κατανομής διαφόρων μεταβολιτών.
Το Σχ. 5 m-mbns προκάλεσε μιτοχονδριακή δυσλειτουργία σε κύτταρα. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα της μεταβολομικής και της λιπιδομικής, οι συγγραφείς εικάζουν ότι οι αλλαγές στον μεταβολισμό της κυτταρικής ενέργειας (συμπεριλαμβανομένης της γλυκόλυσης, της PPP, του κύκλου TCA και της βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων) που προκαλούνται από το m-mbns σχετίζονται στενά με τη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία.
Συνοπτικά, αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε μεταβολομική σε συνδυασμό με λιπιδομικά για να διερευνήσει τις πολυδιάστατες επαγόμενες βιολογικές επιδράσεις των m-mbns στα HUVECs. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η παρέμβαση των m-mbns θα μπορούσε να προκαλέσει αλλαγές στον ενεργειακό μεταβολισμό, όπως η αναστολή του κύκλου TCA και η ενίσχυση της γλυκόλυσης. Ταυτόχρονα, οι συγγραφείς διαπίστωσαν επίσης ότι η μεταβολική διαδικασία σχετιζόταν με τη χωρική διάσταση του mxene, στην οποία η παρέμβαση mxene QDs επικεντρώθηκε σε PPP, οξειδωτική φωσφορυλίωση, μεταβολισμό αμινοξέων, μεταβολισμό πυριμιδίνης και βιοσύνθεση λιπιδίων, ενώ η παρέμβαση των νανοφύλλων mxene επικεντρώθηκε σε βιοσύνθεση λιπαρών οξέων. Αντίθετα, τα mxene QDs μπορούν να διεισδύσουν στις κυτταρικές μεμβράνες και να οδηγήσουν σε πιο σοβαρή μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και να παράγουν περισσότερα ROS, ενώ τα νανοφύλλα mxene εστιάζουν στην έμμεση παραγωγή.
Σύμφωνα με τα παραπάνω αποτελέσματα, οι βιολογικές επιδράσεις των m-mbns στα HUVECs περιγράφονται ως εξής: (I) αλληλεπίδραση m-mbns-κυττάρου, (II) μιτοχονδριακή δυσλειτουργία που προκαλείται από m-mbns, (III) αναστολή του κύκλου TCA και ενίσχυση της γλυκόλυσης για αντιστάθμιση ενέργειας. Τα παραπάνω ευρήματα υποδεικνύουν επίσης ότι οι αλλαγές στον ενεργειακό μεταβολισμό στα HUVECs πρέπει να θεωρηθούν ως πιθανές χρόνιες παρενέργειες στην περαιτέρω εφαρμογή των m-mbns σε βιολογικά μοντέλα. Συμπερασματικά, οι συγγραφείς πιστεύουν ότι αυτή η νέα μεταβολομική σε συνδυασμό με την λιπιδομική τεχνολογία μπορεί κάλλιστα να πραγματοποιήσει την έρευνα για τις βιολογικές επιδράσεις των πολυδιάστατων νανοϋλικών σε μοριακό επίπεδο και να καθοδηγήσει περαιτέρω την καινοτομία των ερευνητικών πεδίων, την τροποποίηση υλικού και την τεχνική βελτίωση.
Η ερευνητική εργασία:
ένας
Είναι η πρώτη φορά που διερευνάται η βιοασφάλεια του mxene QD με βάση τη μεταβολομική και τη λιπιδομική.
δύο
Είναι η πρώτη φορά που μελετώνται οι αλλαγές στα επίπεδα του μεταβολισμού και του λιπιδίου που προκαλούνται από το πολυδιάστατο mxene.
τρία
Ο νέος μοριακός μηχανισμός των m-mbns που προκαλεί μεταβολισμό ενέργειας και μιτοχονδριακή δυσλειτουργία αποκαλύφθηκε από το επίπεδο ωμικής.
Ευχαριστώ θερμά τον Zhang Dingkun, Βοηθό Ερευνητή
（ zhangdk14@outlook.com）
Για την επιμέλεια και τη διόρθωση αυτού του άρθρου, ο κ. Zhang είναι πολύ χαρούμενος που επικοινωνεί και μαθαίνει με τους ερευνητές.
Ο Gong Meng, συνεργάτης ερευνητής του West China Hospital of Sichuan University (Εργαστήριο κλινικής πρωτεϊνομικής και μεταβολομικής, Ινστιτούτο συστηματικής γενετικής), είναι ο αντίστοιχος συγγραφέας αυτής της εργασίας. Ο Zhang Dingkun, βοηθός ερευνητής του West China Hospital of Sichuan University (Εργαστήριο κλινικής πρωτεϊνικής και μεταβολομικής, Ινστιτούτο συστηματικής γενετικής), ήταν ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας. Αυτή η ερευνητική εργασία υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας και άλλα έργα.
Περιοδικό: Χημεία υλικών
Impact Factor: 9.811
Μονάδα πελατών:
West China Hospital of Sichuan University (Εργαστήριο κλινικής πρωτεομικής και μεταβολομικής, Ινστιτούτο συστηματικής γενετικής)
Συγγραφέας:
Zhang Dingkun, βοηθός ερευνητής, West China Hospital, Sichuan University (Εργαστήριο κλινικής πρωτεϊνικής και μεταβολομικής, Ινστιτούτο συστηματικής γενετικής)
Ανταποκριτής συγγραφέας:
Γκονγκ Μενγκ, συνεργάτης ερευνητής, Νοσοκομείο Δυτικής Κίνας, Πανεπιστήμιο Σιτσουάν (Εργαστήριο κλινικής πρωτεϊνικής και μεταβολομικής, Ινστιτούτο συστηματικής γενετικής)
Προϊόντα Abclonal Power:
PGK1 mAb κουνελιού
A4170 PGAM1 mAb κουνελιού
Aconitase 2 (ACO2) mAb κουνελιού
A11166 GPX1 Κουνέλι mAb
GSR Rabbit mAb
AC026 b-Actin Rabbit mAb (Υψηλή αραίωση)
Αναφορά
Pareek,V;Tian,H.;Winograd,N.;Benkovic,S.J.,Η απεικόνιση μεταβολισμού και φασματομετρίας μάζας αποκαλύπτει διοχετευμένη de novo σύνθεση πουρίνης στα κύτταρα.Science 2020,368,283-290.
Rinschen,M.M.;Ivanisevic,J.;Giera,M.;Siuzdak,G., Identification of bioactive metabolites using active metabolomics.Nature Reviews Molecular Cell Biology 2019,20,353-367.
Viant,M.R.;Ebbels,T.M.;Beger,R.D.;Ekman,D.R.;Epps,D.J.;Kamp, H.;Leonards,P.E.;Loizou,G.D.;MacRae,J.I.;van Ravenzwaay,B.,Χρήση περιπτώσεων, βέλτιστη πρακτική πρότυπα για τη μεταβολομική στη ρυθμιστική τοξικολογία. Επικοινωνίες με τη φύση 2019,10,3041.
Zhang, D.; Zheng, W.; Li, Χ.; Li, Α.; Gong, M., Διερεύνηση της επίδρασης του νανοφύλλου Ti3C2 (MXene) στα ενδοθηλιακά κύτταρα ανθρώπινης ομφαλικής φλέβας μέσω μιας συνδυασμένης μη στοχευμένης και στοχευμένης προσέγγισης μεταβολομικής. Carbon 2021, 178, 810-821.
ABclonal
Εταιρικό Προφίλ
Η Wuhan abclonal Technology Co., Ltd. ιδρύθηκε το 2011. Ως πάροχος λύσεων βιοεπιστημών, στοχεύει να παρέχει σε περισσότερους επιστημονικούς ερευνητές, επιχειρήσεις IVD και επιχειρήσεις ανάπτυξης νέων τεχνολογιών ένα πλήρες σύνολο λύσεων όπως αντισώματα, ένζυμα, προϊόντα NGS και προϊόντα πρωτεΐνης.
Το Abclonal διαθέτει κέντρο Ε & Α αντισωμάτων και πρωτεϊνών στη Βοστώνη, βάση Ε&Α προϊόντων μοριακών ενζύμων για διάγνωση και επιστημονική έρευνα στη Σαγκάη και βάση παραγωγής και έρευνας και ανάπτυξης για διάγνωση και επιστημονική έρευνα ανοσοποιητικών προϊόντων στην Οπτική Κοιλάδα του Ουχάν, Κίνα . Μετά από χρόνια βαθιάς καλλιέργειας και ανάπτυξης, το abclonal έχει δύο μεγάλες τεχνικές πλατφόρμες, την ανοσία και το μοριακό ένζυμο, ενσωματώνοντας την Ε & Α και την παραγωγή νέων μοριακών ενζύμων, την εφαρμογή λύσεων δημιουργίας βιβλιοθηκών NGS σε όλους τους τομείς και τη νέα πλατφόρμα μονοκλωνικών αντισωμάτων και προϊόντα πρωτεΐνης υψηλής δραστηριότητας. Η Abclonal έχει δεσμευτεί να γίνει η βασική επιχείρηση του μετασχηματισμού της βιομηχανικής επιστημονικής έρευνας, παρέχοντας ένα πλήρες σύνολο αξιόπιστων τεχνικών λύσεων σε ερευνητές βιοεπιστημών και επιχειρήσεις εφαρμογών.
