機能化銀ナノ粒子のヒト血小板凝集に対する効果

Effects of functionalized silver nanoparticles on aggregation of human blood platelets.

• Justyna Hajtuch
• Nadhim Hante
• Ewelina Tomczyk
• Michal Wojcik
• Marek Witold Radomski
• Maria Jose Santos-Martinez
• Iwona Inkielewicz-Stepniak

抄録

目的:

我々は、銀ナノ粒子（AgNP）がヒトの血小板機能に及ぼす影響を研究した。我々は、抗菌剤として知られているAgNPが、血液適合性のある「理想的な材料」として医療機器やドラッグデリバリーシステムに利用できると仮説を立てた。そこで、本研究の目的は、機能化AgNPがin vitroで血小板機能や血小板、内皮細胞の生存率に影響を与えるかどうかを調べることであった。

Purpose: We studied the effects of silver nanoparticles (AgNPs) on human blood platelet function. We hypothesized that AgNPs, a known antimicrobial agent, can be used as blood-compatible, "ideal material'' in medical devices or as a drug delivery system. Therefore, the aim of the current study was to investigate if functionalized AgNPs affect platelet function and platelets as well as endothelial cell viability in vitro.

方法:

還元型グルタチオン(GSH)、ポリエチレングリコール(PEG)、リポ酸(LA)で機能化したAgNPを合成した。血小板凝集に対するAgNPsの効果を測定するために、散逸を伴う水晶振動子マイクロバランスを用いた。血小板凝集は、周波数の変化と散逸により測定し、センサー表面の血小板の存在を確認し、位相差顕微鏡により画像化した。血小板受容体の表面の豊富さの検出にはフローサイトメトリーを用いた。ヒト血小板、内皮細胞および線維芽細胞に対するAgNPの潜在的な細胞毒性を評価するために乳酸脱水素酵素試験を使用した。血小板活性化のマーカーとして血小板から放出されるトロンボキサンBおよびメタロプロテアーゼ（MMP-1、MMP-2）のレベルを測定するために、市販のELISA試験を使用した。

Methods: AgNPs, functionalized with reduced glutathione (GSH), polyethylene glycol (PEG) and lipoic acid (LA) were synthesized. Quartz crystal microbalance with dissipation was used to measure the effect of AgNPs on platelet aggregation. Platelet aggregation was measured by changes in frequency and dissipation, and the presence of platelets on the sensor surface was confirmed and imaged by phase contrast microscopy. Flow cytometry was used to detect surface abundance of platelet receptors. Lactate dehydrogenase test was used to assess the potential cytotoxicity of AgNPs on human blood platelets, endothelial cells, and fibroblasts. Commercially available ELISA tests were used to measure the levels of thromboxane B and metalloproteinases (MMP-1, MMP-2) released by platelets as markers of platelet activation.

結果:

2 nmのAgNPs-GSH、3.7 nmのAgNPs-PEG、および2.5 nmのAgNPs-LAを100 µg/mLで投与すると、血小板凝集が減少し、コラーゲンを介した総P-セレクチンおよびGPIIb/IIIaの増加、TXB2形成、MMP-1、およびMMP-2遊離が抑制された。試験したAgNPの濃度は、血小板、内皮細胞、線維芽細胞の生存率に影響を与えず、細胞毒性はなかった。

Results: 2 nm AgNPs-GSH, 3.7 nm AgNPs-PEG both at 50 and 100 µg/mL, and 2.5 nm AgNPs-LA at 100 µg/mL reduced platelet aggregation, inhibited collagen-mediated increase in total P-selectin and GPIIb/IIIa, TXB2 formation, MMP-1, and MMP-2 release. The tested AgNPs concentrations were not cytotoxic as they did not affect, platelet, endothelial cell, or fibroblast viability.

結論:

試験したすべての機能化AgNPは、非毒性濃度で血小板凝集を抑制した。したがって、機能化AgNPは、抗血小板剤として、あるいは血管移植片、ステント、心臓弁、カテーテルなどの血液に接する医療機器の設計および製造に使用することができる。

Conclusion: All tested functionalized AgNPs inhibited platelet aggregation at nontoxic concentrations. Therefore, functionalized AgNPs can be used as an antiplatelet agent or in design and manufacturing of blood-facing medical devices, such as vascular grafts, stents, heart valves, and catheters.

© 2019 Hajtuch et al.