Effect of graphene oxide nanoparticles on viability of BAP3 hybridoma cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Graphene oxide (GO) is a promising material, which is likely to find applications in the fields of medicine and biotechnology. However, the current knowledge of its influence on human organism is limited. Even less information is available on the effects of GO on the cell lines widely used in biotechnology. The aim of this work is to describe the interaction between GO nanoparticles and BAP3 hybridoma cells which produce anti-human-PSG1 IgG, in vitro. We studied the effect of GO nanoparticles on cell viability and the intensity of internalization (adhesion) of nanoparticles by the cells. We used GO nanoparticles of different size, with surface being functionalized by linear or branched PEG (GO-PEG). The PEG coating level was 20% (by mass). The following nanoparticle concentrations were used: 5 μg/mL and 25 μg/mL. The BAP3 cells were cultured in a 48-well cell culture plates in serum-free DCCM-1 media in the presence of GO nanoparticles. The cells were cultured for 24 hours at 37 °С and 5% СО2. Cell viability was assessed by a flow cytometer utilizing Zombie Aqua (ZA) staining. Internalization (adhesion) of nanoparticles was monitored using a flow cytometer by GO fluorescense in the samples (λex = 488 nm). Moreover, interactions between hybridoma cells and GO nanoparticles were visualized by EVOS M5000 visualization system, which included an inverted fluorescent microscope.

We demonstrated that GO nanoparticles possess a cytotoxic effect when applied at high concentration (25 μg/mL). The highest cytotoxic effect is caused by GO nanoparticles coated with linear PEG. The degree of nanoparticle internalization (adhesion) was shown to be significantly lower when the particles were present at lower (5 μg/mL) concentration. Internalization (adhesion) of nanoparticles of smaller size was more abundant. Furthermore, these nanoparticles were shown to have a stronger cytotoxic effect compared to larger particles. In general, cytotoxicity of GO nanoparticles decreases with increasing size, which is especially evident if the fact that the mean effective diameter of the nanoparticles coated with branched PEG is considered larger than their linear PEG-coated counterparts. The data obtained allow us to draw a correlation between the cytotoxic effect of GO nanoparticles and the level of their internalization (adhesion) by the cells. In general, this work concerns some novel aspects of interaction between GO nanoparticles and hybridoma cells.

About the authors

S. S. Lazarev

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Branch of Perm Federal Research Center; Perm State University

Author for correspondence.
Email: lasest@vk.com

Engineer, Laboratory of Ecological Immunology; Bachelor, Department of Microbiology and Immunology

Russian Federation, Perm; Perm

M. S. Bochkova

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Branch of Perm Federal Research Center; Perm State University

Email: lasest@vk.com

PhD (Biology), Research Associate, Laboratory of Ecological Immunology; Senior Lecturer, Department of Microbiology and Immunology

Russian Federation, Perm; Perm

V. P. Timganova

Perm State University

Email: lasest@vk.com

PhD (Biology), Research Associate, Laboratory of Ecological Immunology

Russian Federation, Perm

M. B. Rayev

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Branch of Perm Federal Research Center; Perm State University

Email: lasest@vk.com

PhD, MD (Biology), Leading Research Associate, Laboratory of Ecological Immunology; Professor, Department of Microbiology and Immunology

Russian Federation, Perm; Perm

References

  1. Behzadi S., Serpooshan V., Tao W., Hamaly M.A., Alkawareek M.Y., Dreaden E.C., Brown D., Alkilany A.M., Farokhzad O.C., Mahmoudi M. Cellular uptake of nanoparticles: journey inside the cell. Chem. Soc. Rev., 2017, Vol. 46, no. 14, pp. 4218-4244.
  2. de Melo-Diogo D., Lima-Sousa R., Alves C.G., Costa E.C., Louro R.O., Correia I.J. Functionalization of graphene family nanomaterials for application in cancer therapy. Colloids Surf. B Biointerfaces, 2018, Vol. 171, pp. 260-275.
  3. Khramtsov P., Bochkova M., Timganova V., Nechaev A., Uzhviyuk S., Shardina K., Maslennikova I., Rayev M., Zamorina S. Interaction of graphene oxide modified with linear and branched PEG with monocytes isolated from human blood. Nanomaterials, 2022, Vol. 12, no. 1, 126. doi: 10.3390/nano12010126.
  4. Mitra S., Tomar P.C. Hybridoma technology; advancements, clinical significance, and future aspects. J. Genet. Eng. Biotechnol., 2021, Vol. 19, no. 1, 159. doi: 10.1186%2Fs43141-021-00264-6.
  5. Shareena T.P.D., McShan D., Dasmahapatra A.K., Tchounwou P.B. A review on graphene-based nanomaterials in biomedical applications and risks in environment and health. Nanomicro Lett., 2018, Vol. 10, no. 3, 53. doi: 10.1007/s40820-018-0206-4.
  6. Singh D.P., Herrera C.E., Singh B., Singh S., Singh R.K., Kumar R. Graphene oxide: An efficient material and recent approach for biotechnological and biomedical applications. Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl., 2018, Vol. 86, pp. 173-197.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Interaction of GO nanoparticles and hybridoma cells

Download (305KB)
3. Figure 2. Visualization of interaction between BAP3 hybridoma and GO nanoparticles

Download (1MB)

Copyright (c) 2022 Lazarev S.S., Bochkova M.S., Timganova V.P., Rayev M.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».