An In Vitro Study on the Cytotoxicity and Genotoxicity of Silver Sulfide Quantum Dots Coated with Meso-2,3-dimercaptosuccinic Acid

Abstract

Objectives: Silver sulfide (Ag2 S) quantum dots (QDs) are highly promising nanomaterials in bioimaging systems due to their high activities for both imaging and drug/gene delivery. There is insufficient research on the toxicity of Ag2 S QDs coated with meso-2,3-dimercaptosuccinic acid (DMSA). In this study, we aimed to determine the cytotoxicity of Ag2 S QDs coated with DMSA in Chinese hamster lung fibroblast (V79) cells over a wide range of concentrations (5-2000 µg/mL). Materials and Methods: Cell viability was determined by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and neutral red uptake (NRU) assays. The genotoxic and apoptotic effects of DMSA/Ag2 S QDs were also assessed by comet assay and real-time polymerase chain reaction technique, respectively. Results: Cell viability was 54.0±4.8% and 65.7±4.1% at the highest dose (2000 µg/mL) of Ag2 S QDs using the MTT and NRU assays, respectively. Although cell viability decreased above 400 µg/mL (MTT assay) and 800 µg/mL (NRU assay), DNA damage was not induced by DMSA/Ag2 S QDs at the studied concentrations. The mRNA expression levels of p53, caspase-3, caspase-9, Bax, Bcl-2, and survivin genes were altered in the cells exposed to 500 and 1000 µg/mL DMSA/Ag2 S QDs. Conclusion: The cytotoxic effects of DMSA/Ag2 S QDs may occur at high doses through the apoptotic pathways. However, DMSA/Ag2 S QDs appear to be biocompatible at low doses, making them well suited for cell labeling applications.

Amaç: Gümüş sülfür (Ag2 S) kuantum noktaları (QD), hem görüntüleme hem de ilaç/gen hedefleme için büyük aktiviteleri nedeniyle biyo-görüntüleme sisteminde oldukça gelecek vaad eden nanomalzemelerdir. Mezo-2,3-dimerkaptosüksinik asit (DMSA) ile kaplanmış Ag2 S QD’lerin toksisitesi hakkında yeterli çalışma yoktur. Bu çalışmada Çin hamster akciğer fibroblast (V79) hücrelerinde DMSA ile kaplanmış Ag2 S QD’lerin geniş bir konsantrasyon aralığında (5-2000 µg/mL) sitotoksisitesini belirlemeyi amaçladık. Gereç ve Yöntemler: Hücre canlılığı 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolium bromid (MTT) ve nötral kırmız alım (NRU) deneyleri ile belirlendi. DMSA/Ag2 S QD’lerin genotoksik ve apoptotik etkileri sırasıyla komet analizi ve gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu tekniği ile değerlendirildi. Bulgular: Ag2 S QD’lerin en yüksek dozlarında hücre canlılığı MTT ve NRU deneylerinde sırasıyla 54.0±4.8% ve 65.7±4.1% olarak bulundu. Ancak hücre canlılığı 400 µg/mL (MTT deneyi) ve 800 µg/mL (NRU deney) üzerinde azalmıştır. İncelenen konsantrasyonlarda DNA hasarının DMSA/Ag2 S QD’ler tarafından indüklenmediği belirlenmiştir. P53, kaspaz-3, kaspaz-9, Bax, Bcl-2 ve survivin genlerinin mRNA ekspresyon düzeyleri 500 ve 1000 µg/mL DMSA/Ag2 S QD’lere maruz kalan hücrelerde değişmiştir. Sonuç: DMSA/Ag2 S QD’lerin yüksek dozlarda sitotoksik etkilerinin apoptotik yollarla ortaya çıkabileceği görülmektedir. Bununla birlikte, DMSA/ Ag2 S QD’ler, düşük dozlarda biyolojik olarak uyumlu görünmektedir, bu da onları hücre görüntüleme uygulamaları için uygun kılmaktadır.