Nanomaterial produceras och används alltmer i tekniska lösningar för att förbättra t.ex. materialegenskaper. Eftersom ett materials egenskaper förändras när det är i nanoskala så påverkas även dess toxikologiska egenskaper. För närvarande finns det ett flertal rapporter om oavsiktligt bildande av metalliska nanopartiklar, Me NPs, vid byggarbetsplatser, vilket riskerar att byggarbetarna exponeras för att andas in dessa partiklar. På grund av nanomaterialens storleksberoende egenskaper så är inte dagens toxikologiska utvärderingsmetoder sällan anpassade för dessa typer av material. Att undersöka växelverkan mellan Me NPs och pulmonella biomolekyler och utveckla metoder för analys därför av hög prioritet. I detta examensarbete har en metod för upplösning av det pulmonellt ytaktiva ämnet fosfolipid 1,2-dipalmitoylfosfatidylkolin, DPPC, baserat på sonikering i vattenbad testats och utvärderats. Den simulerade lungvätskan Gambles lösning har testats och utvärderats som en möjlig lösning för att studera växelverkan mellan DPPC och Co NPs. Växelverkan mellan dess komponenter och Co NPs har studerats med hjälp av PCCS, NTA samt ATR-FTIR. Då examensarbetet genomfördes under den pågående Covid-19 pandemin har anpassningar i det experimentella arbetet gjorts med hänsyn till det rådande läget. PCCS visade att vid upplösning av DPPC i lösningen så minskade sonikering omfattningen av sedimentationen och den resulterande storleken på liposomerna låg inom intervallet mellan 50 och 70 nm i ultrarent vatten och mellan 30 och 40 nm i Gamble’s lösning. Skillnaden i liposomstorlek tros bero av växelverkan mellan komponenterna i Gamble’s lösning och DPPC, vilket även observerades med FTIR och överensstämmande med litteraturen. Den relativa skillnaden i liposomstorlek i de olika lösningarna observerades också med NTA, men experimentella problem kan ha påverkat resultaten. Gamble’s lösning hade en inverkan på Co NPs i lösningen, bland annat genom att uppmätta partikelkoncentrationer bestämde med hjälp av PCCS och NTA var mindre än hälften av motsvarande koncentration initialt i ultrarent vatten (vid 0 h). En trolig förklaring är att den högre jonstyrkan hos Gamble’s lösning orsakar snabb sedimentation och/eller snabb upplösning av Co NPs. Tillsättning av DPPC till en lösning av Co NPs i Gamble’s lösning släckte ut effekten, vilket indikerar en växelverkan mellan Co NPs och komponenter i Gamble’s lösning. Jämförelse av normaliserade integraler från ATR-FTIR med DPPC i Gamble’s lösning utan Co NPs och när lösningen exponerades för en Co NP film visade en signifikant skillnad efter 90 min och vid sköljning. Baserat på projektets resultat så föreslås Gamble’s lösning att bytas ut på grund av dess växelverkan med de olika komponenterna samt att liposomstorleken studeras mer i detalj. Framtida studier uppmuntras omfatta en upprepning av ATR-FTIR- mätningarna samt en frisättningsstudie av Co NPs i olika lösningar. / Nanomaterials, NMs, are increasingly produced and applied in technical applications to enhance, e.g. material properties. Since material properties change when in nanoscale, they influence their toxicological properties. There are also numerous reports of incidental formation of metallic nanoparticles, Me NPs, at construction sites, which may place workers at risk of occupational exposure by inhaling these materials. However, because of NMs size-dependent properties, current standard toxicological evaluation methods are not always well suited to these types of materials. Investigations into interactions between Me NPs and pulmonary biomolecules and method development for analysis of these interactions are therefore of high priority. In this master thesis, a description on how to dissolve the pulmonary surface active phospholipid 1,2-dipalmitoylphosphatidylcholine, DPPC, via water bath sonification has been elaborated and evaluated. The simulated lung fluid, Gamble’s solution, has been tested and evaluated as a possible medium to study interactions between DPPC and cobalt (Co) NPs under more realistic laboratory conditions. Interactions between the sample components have been studied using Photon cross-correlation spectroscopy, PCCS, Nanoparticle Tracking Analysis, NTA, and Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectroscopy, ATR-FTIR. Since the master thesis study was conducted during the onset of the Covid-19 pandemic, adjustments related to experimental work had to be made. PCCS showed that sonication of the DPPC solution reduced the extent of sedimentation, and the resulting size range of liposomes in solution was in the range between 50 and 70 nm in ultrapure water and between 30 and 40 nm in Gamble’s solution. Observed differences in liposome size are believed to be due to the interaction between the components of Gamble’s solution and the DPPC. This was also observed in the IR- spectra and comparable with literature findings. NTA measurements similarly visualize the relative difference in the size of the liposomes in the different media, but difficulties with the experiments may have affected the results. Gamble’s solution affected the Co NPs, such that measured particle concentrations of the NPs by means of PCCS and NTA were approximately less than half of the initial observations in ultrapure water (at 0 h). A likely explanation is that the high ionic strength of Gamble’s solution induces either fast sedimentation and/or rapid dissolution of the Co NPs. The addition of DPPC to Co NPs in Gamble’s solution cancelled this effect and suggest interactions between Co NPs and Gamble’s solution. Comparison of the normalized integrals of the ATR-FTIR- spectra of DPPC in Gamble’s solution with and without exposure to a Co NP film showed a significant difference after 90 min and upon rinsing the flow cell. Based on these results, an alternative to Gamble’s solution is suggested due to its interaction with other experimental components and that DPPC is used at a lower concentration investigation on liposome sizes are made in more detail. In addition, the ATR-FTIR measurements should be repeated, and dissolution studies of Co NPs in different synthetic media are encouraged in future studies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-304360 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Sommer, Paula |
| Publisher | KTH, Yt- och korrosionsvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2021:239 |
Page generated in 0.0026 seconds