An integrated approach for assessing the in vitro and in vivo redox-related effects of nanomaterials

Vardakas, Periklis; Tekos, Fotios; Trompeta, Aikaterini-Flora; Tsatsakis, Aristidis; Charitidis, Constantinos A.; Kouretas, Demetrios

doi:10.1016/j.envres.2021.111083

Cited by 13 publications

(6 citation statements)

References 171 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…ABTS •+ radical scavenging assay. The ABTS •+ RSC of the tested samples was determined as previously described by Cano (18), with some minor modifications (17,19). Briefly, 500 µl ABTS (1 mM), 50 µl H 2 O 2 (30 µM), 50 µl HRP (6 µM) in PBS (50 mM, pH 7.5) and 400 µl dH 2 O were mixed together, vortexed and incubated for 45 min in the dark at room temperature.…”

Section: Total Phenolic Content (Tpc)mentioning

confidence: 99%

“…Superoxide radical scavenging assay. The superoxide anion radical scavenging ability of the herb decoctions was assessed using the method of Gülçin et al (20) with some modifications (19). The system of PMS, NADH and NBT was used for the generation of superoxide radicals.…”

Section: Total Phenolic Content (Tpc)mentioning

confidence: 99%

“…Reducing power assay. The reducing power capacity was determined according to the method described in the study by Yen and Duh (21) with minor modifications (19). Briefly, 50 µl of the tested samples at different concentrations were mixed with 200 µl of phosphate buffer (0.2 M, pH 6.6) and 250 µl of potassium ferricyanide (1% w/v) in dH 2 O.…”

Section: Total Phenolic Content (Tpc)mentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

In vitro antioxidant properties of herb decoction extracts derived from Epirus, Greece

et al. 2021

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

For thousands of years, medicinal herbs have been an integral part of traditional medicine, since a number of them exhibit potent antioxidant properties, mainly associated with their rich content in bioactive compounds. Based on these attributes, nowadays, medicinal herbs are used for industrial purposes (e.g., as natural food additives) and are also evaluated as chemopreventive strategies for diseases associated with the disruption of redox homeostasis. In that frame, the aim of the present study was to appraise the redox properties of various medicinal or edible herbs originating from the region of Epirus in Greece. The antioxidant, reducing and antigenotoxic effects of herb decoction extracts were evaluated using a series of in vitro cell-free assays. Whereupon, non-cytotoxic concentrations of the four most potent herb decoction extracts (i.e., Origanum vulgare, Salvia officinalis, Aloysia citrodora and Rosmarinus officinalis) were used to treat EA.hy926 endothelial cells, and the glutathione (GSH) and reactive oxygen species (ROS) levels were determined using flow cytometry in order to detect the potential changes induced in the intracellular redox equilibrium. The results indicated that apart from the Rosmarinus officinalis decoction extract, which did not induce any changes following treatment, the decoction extracts of Origanum vulgare (50 µg/ml) and Salvia officinalis (10 and 20 µg/ml) induced a significant decrease in GSH levels compared with the controls, while the decoction extract of Aloysia citrodora was the most bioactive, inducing a significant decrease in GSH levels at all concentrations used (5, 10 and 20 µg/ml). On the whole, the tested herb decoction extracts exhibited a potent antioxidant capacity.In addition, the most robust of these were able to disrupt the antioxidant mechanisms of the EA.hy926 cell line, as revealed by the depletion of the intracellular GSH levels, rendering them promising contenders for further studies.

show abstract

Section: Total Phenolic Content (Tpc)mentioning

confidence: 99%

Section: Total Phenolic Content (Tpc)mentioning

confidence: 99%

Section: Total Phenolic Content (Tpc)mentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

In vitro antioxidant properties of herb decoction extracts derived from Epirus, Greece

et al. 2021

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In vivo studies are a prerequisite for assessing the biological effects of nanoantioxidants. In vivo systems are distinguished by their complexity, which allows the elucidation of diverse biodistribution and metabolic mechanisms as well as excretion and immune responses [256]. For instance, several in vitro and in vivo animal studies indicated that different shapes and sizes of nanoceria have therapeutic efficacy; however, no clinical trials have certified their use in the treatment of human diseases [89].…”

Section: Toxicity Concerns Of Nanoantioxidant Applicationsmentioning

confidence: 99%

Nanoantioxidants: Pioneer Types, Advantages, Limitations, and Future Insights

Omran

Baek

2021

Molecules

View full text Add to dashboard Cite

Free radicals are generated as byproducts of normal metabolic processes as well as due to exposure to several environmental pollutants. They are highly reactive species, causing cellular damage and are associated with a plethora of oxidative stress-related diseases and disorders. Antioxidants can control autoxidation by interfering with free radical propagation or inhibiting free radical formation, reducing oxidative stress, improving immune function, and increasing health longevity. Antioxidant functionalized metal nanoparticles, transition metal oxides, and nanocomposites have been identified as potent nanoantioxidants. They can be formulated in monometallic, bimetallic, and multi-metallic combinations via chemical and green synthesis techniques. The intrinsic antioxidant properties of nanomaterials are dependent on their tunable configuration, physico-chemical properties, crystallinity, surface charge, particle size, surface-to-volume ratio, and surface coating. Nanoantioxidants have several advantages over conventional antioxidants, involving increased bioavailability, controlled release, and targeted delivery to the site of action. This review emphasizes the most pioneering types of nanoantioxidants such as nanoceria, silica nanoparticles, polydopamine nanoparticles, and nanocomposite-, polysaccharide-, and protein-based nanoantioxidants. This review overviews the antioxidant potential of biologically synthesized nanomaterials, which have emerged as significant alternatives due to their biocompatibility and high stability. The promising nanoencapsulation nanosystems such as solid lipid nanoparticles, nanostructured lipid carriers, and liposome nanoparticles are highlighted. The advantages, limitations, and future insights of nanoantioxidant applications are discussed.

show abstract

“…Αρκετοί μηχανισμοί τοξικότητας έχουν προταθεί, συμπεριλαμβανομένης της διακοπής μεταφοράς ηλεκτρονίων διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης, της διακοπής και διάτρησης της ίδιας της κυτταρικής μεμβράνης, της οξείδωσης κυτταρικών συστατικών, της φυσικής παρεμπόδισης λειτουργιών, της ενεργοποίησης των φαγοκυττάρων, της αλλοίωσης της γονιδιακής έκφραση, της βλάβης του DNA, καθώς και έμμεσες επιπτώσεις που προκαλούνται από την απελευθέρωση μετάλλων στον οργανισμό (από κατάλοιπα καταλύτη) και παραγωγή ιόντων ή δραστικών ομάδων οξυγόνου (ROS) [131].…”

Section: In Vitro μελέτεςunclassified

Βελτιστοποίηση Της Ανάπτυξης Και Τροποποίησης Μονοδιάστατων Νανοδομών Άνθρακα Για Ενίσχυση Προηγμένων Νανοσύνθετων Υλικών

Τρομπέτα¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι νανοδομές άνθρακα και συγκεκριμένα οι νανοσωλήνες ή/και νανοΐνες άνθρακα, αποτελούν σημαντικό υλικό της νανοτεχνολογίας ως κύριο παράδειγμα μονοδιάστασης νανοδομής. Η περαιτέρω ανάπτυξη της παρούσας τεχνολογίας, όπως και η χρήση των συγκεκριμένων νανοϋλικών σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών του κατασκευαστικού τομέα (οικοδομική, ναυπηγική, αυτοκινητοβιομηχανία, αεροναυπηγική, κτλ.) και όχι μόνο, εξαρτάται από τη διάθεση των υλικών αυτών σε ικανές ποσότητες και λογικό κόστος.Στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη, τροποποίηση και χρήση των νανοσωλήνων ή/και νανοϊνών άνθρακα σε ένα φάσμα απαιτητικών εφαρμογών που βρίσκουν κυρίως χρήση στον κατασκευαστικό τομέα, αξιοποιώντας τις εξαιρετικές φυσικοχημικές τους ιδιότητες, όπως η μηχανική αντοχή, η ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, ακόμα και οι οπτικές τους ιδιότητες, οι οποίες προσφέρουν πολλές δυνατότητες για βιομηχανικές εφαρμογές.Τρεις βασικοί πυλώνες συνιστούν τη δομή της ερευνητικής εργασίας: η σύνθεση των νανοδομών άνθρακα, η κατάλληλη χημική τους τροποποίηση που επιλέγεται με κριτήριο την εφαρμογή, και τέλος η αποτίμηση των ιδιοτήτων του τελικού νανοσύνθετου υλικού. Τα τρία αυτά μέρη, συμπληρώνονται από τη θεώρηση της ανάλυσης κύκλου ζωής, καθώς τα ενισχυμένα υλικά συγκρίνονται με τα υπάρχοντα συμβατικά, ως προς την απόδοσή τους, τη λειτουργικότητά τους, αλλά και τις περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις κατά τη σύνθεση, χρήση και εφαρμογή τους. Για το λόγο αυτό, ερευνώνται παράλληλα και οι πιθανές επιπτώσεις των νανοδομών στην ανθρώπινη υγεία και τα οικοσυστήματα, μέσω μελετών τοξικότητας.Πρώτο μέλημα αποτελεί η σύνθεση των ινωδών νανοδομών άνθρακα με τον αποδοτικότερο τρόπο. Για το λόγο αυτό, επιλέγεται η τεχνική της θερμικής καταλυτικής χημικής εναπόθεσης ατμών (TC-CVD), η οποία εξασφαλίζει τη σύνθεση ικανών ποσοτήτων νανοδομών άνθρακα με αναπαραγωγισιμότητα, καθώς επιτρέπει τον εύκολο έλεγχο των συνθηκών και συνοδεύεται από μικρότερες ενεργειακές απαιτήσεις σε σχέση με άλλες ανταγωνιστικές της, όπως η εκκένωση ηλεκτρικού τόξου μεταξύ ηλεκτροδίων άνθρακα (arc-discharge), η εξάχνωση γραφίτη με χρήση λέιζερ (laser ablation) και η μετατροπή μονοξειδίου του άνθρακα υπό υψηλή πίεση (HiPCO).Για την ανάπτυξη των νανοδομών άνθρακα, αξιοποιείται το σύστημα CCVD της Εργαστηρίου Προηγμένων, Συνθέτων, Νανοϋλικών και Νανοτεχνολογίας (R-NanoLab). Δύο κύριοι τρόποι ανάπτυξης των μονοδιάστατων δομών εξετάζονται: η σύνθεση μέσω υποστηριζόμενου καταλύτη, με πρόδρομη ένωση το ακετυλένιο και καταλύτη από μέταλλα μετάπτωσης, προσροφημένα σε πορώδη υλικά, και η σύνθεση μέσω αιωρούμενου καταλύτη, κατά την οποία, τόσο η πρόδρομη ένωση όσο και ο καταλύτης εισάγονται ταυτόχρονα, είτε αφού προαναμιχθούν σε στερεά ή υγρή φάση, είτε από διαφορετικά σημεία του αντιδραστήρα.Ακολουθεί μια εκτενής ανάλυση βιωσιμότητας για τις δύο αυτές μεθόδους, η οποία αποδεικνύει ότι η μέθοδος του υποστηριζόμενου καταλύτη είναι πιο παραγωγική και πιθανότατα πιο ελπιδοφόρα για τη μεταφορά της παραγωγής σε μεγαλύτερη κλίμακα. Παρ’ όλα αυτά η μέθοδος του αιωρούμενου καταλύτη, μπορεί να είναι προτιμητέα σε ιδιαίτερες περιπτώσεις, όπως η ανάπτυξη νανοσωλήνων σε ίνες άνθρακα σε διεργασία ενός σταδίου.Εν συνεχεία, αναφέρεται η μελέτη για την αύξηση της παραγωγικότητας των δυο μεθόδων, με το υπάρχον σύστημα ή/και με τροποποιήσεις αυτού. Βασικός στόχος είναι η αύξηση της καταλυτική επιφάνειας, το οποίο επιτυγχάνεται είτε με κατάλληλη τοποθέτηση του καταλύτη, στην περίπτωση που αυτός υποστηρίζεται, είτε με δοκιμή διαφορετικών καταλυτών. Οι νανοδομές άνθρακα που παράγονται από τις δοκιμές, χαρακτηρίζονται εκτενώς ως προς τη μορφολογία και τη δομή τους, και προχωρούν στα βήματα του καθαρισμού και της χημικής τροποποίησης, ώστε να χρησιμοποιηθούν στο επιλεγμένο υλικό, αναλόγως με την ποιότητά τους.Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τη χρήση των παραγόμενων νανοδομών σε ένα εύρος εφαρμογών. Συγκεκριμένα, οι νανοσωλήνες ή/και νανοΐνες δοκιμάζονται αρχικά σε νανοσύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας, όπως εποξειδικές ρητίνες και μελετώνται οι μηχανικές και ηλεκτρικές ιδιότητες αυτών. Στη συνέχεια, οι νανοσωλήνες άνθρακα δοκιμάζονται σε οργανικές επιστρώσεις, για την ενίσχυση της αντιβιοεπιστρωτικής τους δράσης. Μια επιπλέον εφαρμογή που εξετάζεται αφορά τη χρήση νανοσωλήνων ή/και νανοϊνών άνθρακα σε τσιμεντοκονιάματα για την αύξηση των μηχανικών τους αντοχών. Τέλος, οι μονοδιάστατες νανοδομές άνθρακα εξετάζονται σε εφαρμογές ηλεκτρονικής, υπό μορφή αγώγιμων διασπορών, με στόχο την ανάπτυξη υπερπυκνωτών σε εύκαμπτα υποστρώματα.

show abstract

An integrated approach for assessing the in vitro and in vivo redox-related effects of nanomaterials

Cited by 13 publications

References 171 publications

In vitro antioxidant properties of herb decoction extracts derived from Epirus, Greece

In vitro antioxidant properties of herb decoction extracts derived from Epirus, Greece

Nanoantioxidants: Pioneer Types, Advantages, Limitations, and Future Insights

Βελτιστοποίηση Της Ανάπτυξης Και Τροποποίησης Μονοδιάστατων Νανοδομών Άνθρακα Για Ενίσχυση Προηγμένων Νανοσύνθετων Υλικών

Contact Info

Product

Resources

About