1. Penelitian ini bertujuan menguji biokompatibilitas mikropartikel silikon berpori hidrokarbon termal (THCPSi) dan oksidasi termal silikon berpori (TOPSi) serta nanopartikel TOPSi di jaringan jantung tikus secara in vivo. 2. Partikel-partikel tersebut diinjeksi ke miokardium tikus normal dan tikus yang mengalami serangan jantung, kemudian dievaluasi dampaknya terhadap parameter hematologi

1. Biokompatibilitas In Vivo pada Biomaterial Silikon Berpori untuk Obat Perantara ke Jantung
Marka A. Tolli,
Abstrak
Infark Myokardium (MI), biasanya dikenal sebagai serangan jantung, yaitu nekrosis yang tidak dapat balik pada otot jantung sekunder sehingga menyebabkan iskemia berkepanjangan, yang merupakan peningkatan masalah dalam hal morbiditas, mortalitas dan biaya kesehatan dunia. Seiring dengan adanya ide untuk mengembangkan nanocarriers yang efisien memberikan agen terapi untuk jantung, dalam penelitian ini, kami bertujuan untuk menguji biokompatibilitas secara in vivo pada ukuran yang berbeda hydrocarbon termal silikon berpori (THCPSi) mikropartikel dan oksidasi termal silicon berpori( TOPSi) mikro dan nanopartikel dalam jaringan jantung. Meskipun sitotoksisitas tidak ada atau rendah, kedua jenis partikel menunjukan baik secara biokompatibilitas in vivo, dengan tidak mempengaruhi parameter hematologi dan tidak ada perubahan yang cukup besar pada fungsi jantung sebelum dan sesudah Infark Myokardium (MI). injeksi local dari THCPSi mikropartikel ke miokardium yang menyebabkan aktivasi lebih tinggi terhadap inflamasi sitokin dan fibrosis yang mendukung gen untuk dicocokan dengan TOPSi mikro dan nanopartikel. Bagaimanapun kedua partikel menunjukan tidak berakibat signifikan terhadap fibrosis miokardium pada satu minggu pasca injeksi. Hasil kami menyarankan bahwa THCPSi dan TOPSi mikro dan nanopartikel dapat diaplikasikan untuk agen terapi aliran jantung di masa depan dan biomaterial PSibisa berfungsi sebagai perangkat yang spesifik untuk pengobatan penyakit jantung.
1. Pendahuluan
Nanoteknologi sangat berpengaruh pada penelitian medis yang meningkatkan pentingnya pengembangan aplikasi dan pendekatan terapi baru[1]. Diantara aplikasi ini, penggunaan nanocarriers mendapat minat pemesanan mencapai kesuksesan pada terapi dan agen oencitraan untuk pengobatan dan diagnose penyakit yang berbeda, seperti kanker[2-7] dan penyakit kardiovaskular[8,9].
Gagal jantung kronis (HF) adalah sindrom klinis kompleks yang berasal dari berbagai penyebab yang muncul dari pewarisan (skunder) atau kelainan struktur dan fungsi jantung. Infark myocardium (MI) terus meningkat dalam masalah morbiditas, mortalitas dan biaya kesehatan [12]. Setelah terjadinya MI. serangkaian respon pemodelan kompleks menyebabkan perubahan dalam struktur dan fungsi kardiomiosit melalui perubahan terkoordinasi dalam ekpresi gen dan protein[13]. Pertumbuhan hipertropi adalah mekanisme utama yang mengurangi tekanan pada dinding ventrikel jantung dengan memperbesar miosit individu untuk meningkatkan fungsi pompa jantung dan menurunkan tensi dinding ventrikel[14-16]. Akhir-akhirn ini pengobatan yang baik untuk HF menggunakan agen farmakologis telah terbukti efektif dalam menurangi

2. hipertropi atau pemodelan negative miokardium, seperti inhibitor enzim pengubah angiotensin, antagonist receptor angiotensin, antagonis receptor mineralocorticoid, penghalang saluran kalsium, dan penghalang beta[11,15]. Selain itu, biventricular pacing dan operasi bypass coroner telah terbukti mengurangi tingkat rawat inap sevara signifikan, dan dengan demikian meminimalkan kematian atau meningkatkan status fungsional jantung [11]. Meskipun pengibatan optimal dengan obat yang ada, secara keseluruhan pendekatan terapi ini agak terbatas dibeberapa kasus, juga mungkin merugikan efek terapi ini harus dupertimbangklan ketika digunakan pada dosi yang dibutuhkan untuk efek terapi yang diinginkan[11,15,17]. Oleh karena itu, strategi terapi baru sangat diperlukan untuk mencegah angka kematian yang tinggi akibat MI.
Salah satu pendekatan untuk masalah tersebut bisa menjadi jalan keluar yang efisien bagi agen terapi untuk kesehatan jaringan jantung. Nanocarriers yang berbeda akhir-akhir ini telah terbukti efisien memberikan obat kedalam obat miokardiumyang terinjeksi[8,9,16,18]. Akhir- akhir ini, pendekatan aliran gen juga telah digunakan untuk pengobatan HF, hasilnya menunjukan peningkatan fungsi jantung, serta pencegahan tidak berfungsinya diastolic ventrikel kiri[17,29]. Dengan demikian, kami berhipotesis bahwa silicon berpori (PSi) juga dapat bertindak sebagai biomaterial untuk obat aliran ke jantung. Psi telah dipelajari secara meluas dalam berbagai aplikasi, terutama untuk tujuan yang efisien untuk jaringan spesifik menggunakan fungsi nanopartikel Psi[20-23], dan potensinya dibidang biomedis telah didemontrasikan. Sebagai contoh cytocompatibility Psi telah didemonstrasikan dengan modifikasi Psi nanopartikel dengan usus (HT-29), hati (HepG2) makrofag (RAW 264.7), dan perut (AGS), barisan sel [24,25]. Komponen fisiko kimia Psi diantaranya ukuran partikel, bentuk, ukuran pori, luas permukaan (>300 m2/g) tingkat porositas yang tinggi (50-80%) dan permukaan kimia [2,26,27]. Membuat karakteristik khusus material untuk meningkatkan solubitas pada obat terlarut yang rendah air[28-30]. Dengan demikian, idealnya untuk mengontrol pelepasan obat [24,31,32]. Selain itu, Psi telah didemonstrasikan menjadi biodegradebel [33-36]. Dan pembelajaran in vivo telah menunjukkan biokompatibilitasnya juga dalam jaringan hidup [37-40]. Oleh karena itu, biosafety biomaterial yang berbeda sangat penting untuk menjamin kesuksesan obat ke sel tujuan dengan sedikit atau tidak ada efek samping [41]. Dalam hal ini, nano atau microtoxicology dipelajari secara luas untuk mengevaluasi biosafety dan kemungkinan adanya efek samping yang dibawa pada kesehatan dan organ atau jaringan yang terluka[41-44]. Meskipun sebagian besar penelitian pada toksikologi material masih sedikit yang diketahui tentang efek struktur nano material pada jaringan jantung [45], karena banyaknya upaya yang harus dimasukkan dalam area penelitian. Berdasarkan penelitian kami sebelumnya tentang partikel Psi dan sebagai hasil stabilitas partikel dan komponen fisiko kimia mereka, di samping itu, kurangnya laporan sebelumnya yang dipelajari dengnan Psi, dan sel kardiomiosit dan jaringan jantung. Kami bertujuan untuk menguji keduanya secara in vitro sitokompatibilitas primer sel kardiomiosit dan secara in vivo biokompatibilitas dari ukuran berbeda hidrofobik Psi mikropartikel dan hidrofilik Psi mikro dan nanopartikel di jaringan jantung. Psi mikro dan nanopartikel diinjeksi ke dalam miokardium tikus normal dan juga ke dalam jantung tikus yang di serang penyakit. Dan fungsi jantung setelah injeksi di

3. perkirakan dengan ekokardiografi. Akibat injeksi partikel Psi intramiokardial pada tikus nilai hematologi yang telah dianalisis. Perubahan ekspresi inflamasi dihubungkan dan gen provibroti ke area injeksi pada jantung juga dievaluasi.di dalam respon inflamasi dan fibroti pada jaringan diukur dengan imuno histologi.
2. Bahan dan Metode
2.1 Persiapan hidrokarbon termal silicon berpori (THCPSi) dan oksidasi termal silicon berpori ( TOPSi) mikro dan nanopartikel.
Berdasarkan pembelajaran sebelumnya terhadap partikel Psi dan sebagai hasil partikel yang stabil dalam larutan komponen fisikokimia, kami memilih dua ukuran berbeda untuk THCPSi dan TOPSi mikropartikel, dan satu jenis TOPSi nanopartikel. THCPSi dan TOPSi disiapkan secara elektrokimia sebagai gambaran lainnya [29,46,47]. Singkatnya, film Psi bebas dianoda secara elektrokimia dari monokirstali, boron dibiuskan p+Si (100) wafer dengan resistivitas 0,01-0,02 Ω.cm mengg8nakan asam Fluorida (38%)-etanol (EtOH) elektrolit. Untuk mikropartikel, film bebas diproduksi menggunakan konstanta etsa sesaat. Dengan nanopartikel, multilayer fils Psi dibentuk dengan menerapkan pengulangan pulsa rendah/tinggi pada proses etsa. Pori film diangkat dari substrat Si dengan meningkatkan proses etsa secara tiba-tiba ke daerah electropolishing. TOPSi nanopartikel diproduksi dengan oksidasi termal multilayer film pada udara ambien selama 2 jam pada 300oC, diikuti dengan penggilingan basah dalam EtOH, sehingga akhirnya pemilihan ukuran dengan sentrifugasi. Untuk menghasilkan mikropartikel, anoda film digiling dalam keadaan kering dan kemudian partikel dipisahkan kedalam ukuran kelas yang berbeda dengan menyaringnya diikuti dengan sentrifugasi. Dalam kasus THCPSi, penggilingan mikropartikel diawali dengan pembenaman kedalam larutan asam fluoride untuk dipindahkan oksidasi alami yang dibentuk selama penggilingan dan pengeringan. Diperoleh hydrogen akhir Psi mikropartikel yang kemudian hidroksi termal dibawah 1:1 (vol.) C2H2-N2 mengalir selama 15 min pada suhu ruangan diikuti dengan sebuah percobaan panas selama 15 min pada 500oC dan didinginkan kembali pada suhu ruangan dibawah aliran N2 [47]. Pemisahan ukuran diperoleh sama dengan metode saringan dan sentrifugasi untuk gambaran TOPSi mikropartikel.
2.2. Karakterisasi Fisikokimia THCPSi dan TOPSi mikro dan nanopartikel
Permukaan kimia partikel THCPSi dan TOPSi dikarakterisasi dengan tranformasi Fourier spektroskopi infrared (FTIR) menggunakan Mattson Galaxy 6020 (instrument Mattson, USA) dilengkapi dengan sebuah detector dingin HgCdTe sampai -196 oC dan sebagai tambahan difusi dan reflektansi (Spectra-Tech Inc., USA).
Komponen berpori pada beberapa sampel Psi dikarakterisasi dengan serapan N2, pada -196 oC dengan sebuha Tristar 3000 (Micromeritics Inc., USA). Daerah permukaan khusus dihitung menggunakan teori Brunauer-Emmett-Teller (BET), dan total volume pori ditentukan dari isotherm menggunakan nilai adsorpsi pada tekanan relative

4. p/po=0,97. Rata-rata diameter pori dihitung dengan asumsi pori sebagai silindris dan menggunakan BET diperoleh daerah dan volume pori.
Rata-rata ukuran THCPSI dan TOPSi mikropartikel diukur menggunakan scanning electron microscope (SEM;Zeiss DSM 962). Sampel di suspense dalam EtOH dan setiap tetes sampel ditambah sebuah metallic, boleh dikeringkandan dipercikan dengan platinum sebelum pencitraan. Rata-rata ukuran TOPSi nanopartikel diukur dari pencitraan transmission electron microscope (TEM;FEI Tecnai F12). Sampel untuk TEM disiapkan dengan penambahan tetesan suspense nanopartikel TOPSi (siap dalam EtOH) pada jaringan tembaga karbon dan boleh dikeringkan semalam.
2.3. Preparasi Psi mikro dan nanopartikel untuk pengujian sitotoksitas da kultur kardiomiosit primer.
Untuk pengujian viabilitas, 10mM Hank’s seimbang larutan garam (HBSS)-4-92- hidroksietil)-1-asam piperazineethanesulfonic (HEPES) larutan penyangga pH 7,4 yang segar dan suspense mikro dan nanopartikel disiapkan pada konsentrasi kisaran 25- 1000μg/mL. Reagen sel kultur diperoleh dari Sigma-Aldrich, kecuali sebaliknya. Kultur primer neonatal ventricular kardiomiosit tikus yang telah disiapkan dari 2-4 hari tikus Wistar [48]. Binatang dikorbankan dengan pemenggalan kepala dan ventrikel dikeluarkan dan dipotong menjadi potongan kecil. Potongan ventrikel diinkubasi pada 37 dengan digoncangkan selama 2 jam kedalam larutan yang terdiri dari 100mM NaCl, 10 mM KCl, 1,2 mM KH2PO4, 4.0 mM MgSO4, 50 mM taurine, 20 mM glukosa, 10 mM HEPES, 2mg/ml kolagen tipe 2 (Worthington, Lakeword), 2 mg/mL pancreatin dan 1% penicillin-streptomycin (PS.Gibco). Setelah inkubasi dilepaskan sel dikumpulkan kedalam 15 mL tabung dan sentrifugasi selama 15 min pada 160 x g. Supernatan dan lapisan atas butiran terdiri dari sel yang rusak yang dibuang dan diisolasi suspensi kardiomiosit dalam Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM)/F12 medium kultur(Gibco) terdiri dari 2,5 mM L-glutamine, suplemen 1% PS dan 10% serum bovine (Gibco). Sel sebelum dilapisi selama 30-60 min pada diameter 10 cm plat sel kultur, dan kardiovaskuler yang tidak terikat yang dikumpulkan pada medium. Jumlah sel yang dapat dihitung dengan bantuan mikroskop cahaya dalam wadah. Kardiomiosit ditanam dalam plat-96 pada kerapatan 5x10^5 sel. Berdasarkan uji yang digunakan. Setelah 24 jam inkubasi, medium diganti dengan medium bebas dengan serum yang lengkap (DMEM/F12, 2.5mg/mL bovine serum albumin, 1μM insulin, 2.5 mM L-glutamin, 32 nM selenium, 2.8 mM sodium piruvat, 5.64 μg/mL transferrin, 1nM T3, dan 100 IU/mL PS). Sel dikultur selama 24 jam sebelum diuji. Suhu pada ruangan kultur yaitu 37 oC dengan 5% CO2 dan 95% udara atmosfer.
2.4 uji viabilitas sel
Pada penelitian ini, sel aktif metabolisme dikuantifikasi berdasarkan jumlah ATP yang dihasilkan oleh sel ( Cell-Gio® uji viabilitas sel luminescence, promega ). Oleh karena itu, jumlah ATP berbanding lurus dengan sel kultur. Setelah kardiomiosit primer

5. terpasang pada plat 96, plat dicuci dua kali dengan 100 μl- 10 mM HBSS-HEPES (pH- 7,4). Setelah dicuci, 100 μl suspense PSi (in HBSS). Pada konsentrasi 25 -1000 μg/ml. ditambahkan ke setiap plat. Sel kemudian diinkubasi pada suhu 37 oC selama 3 jam. Setelah inkubasi, plat dicuci dua kali dengan HBSS untuk menghilangkan kelebihan partikel dan lempeng yang diseimbangkan pada suhu ruangan selama 30 menit. Setelah itu, uji reagen ditambahkan ke setiap plat. Positif ( larutan 1% triton X-100) dan negatif ( 10 mM larutan HBSS- HEPES ) yang dikontrol telah digunakan seperti yang dijelaskan sebelumnya. Luminescence diukur dengan menggunakan varioscan flash multimode reader ( thermo fisher scientific ). Semua eksperimen telah dilakukan setidaknya 3 kali.
2.5 Suntikan partikel ke dalam jantung
Sekitar 8 minggu tikus jantan yang beratnya 200- 300 gram yang dibius dengan hidroklorida medetomidine dan hidroklorida ketamine. Sebuah torakotomi kiri dan sayatan verikardial dibentuk untuk memperlihatkan jantung dan injeksi tunggal yang dibawa dalam (100 μL larutan penyangga fosfat, PBS (sigma) untuk mikro partikel Topsi dan THCPSi; 100 μL, PBS/Etanol 3.6 % untuk nanopartikel Topsi) untuk mikropartikel dan nanopartikel (mikropartikel Topsi 500 μg di dalam 100 μ larutan PBS: mikropartikel THCPSi 500 μg dalam 100 μl PBS/10 % etanol dan nanopartikel Topsi 200 μg dalam 100 μl PBS/etanol 3,6 % telah disuntikan langsung ke dalam dinding arteri bagian ventrikel kiri (LV) menggunakan jarum suntik presisi Hamilton. Jarum suntik yang dimasukkan ke dalam salah satu dinding LV yang bebas kemudian perlahan-lahan solusi diinjeksi menggunakan jarum suntik. Jantung yang direposisikan , tikut yang sedikit hiperventilasi dan sayatan yang ditutup. Setelah operasi, anesthesia sebagian diantagonis dengan hidroklorida atipamezole. Untuk analgesia pasca operasi, hidroklorida buprenorphine dua kali sehari dan karprofensekali sehari selama tiga kali digunakan. Dalam seminggu atau 4 minggu pasca injeksi ekokardiografi akan dilakukan. Tikus yang telah didekapitasi dan jaringan tertentu telah dikumpulkan untuk analisis lebih lanjut.
2.6 model eksperimental infark miokard (MI)
Akut MI diproduksi oleh ligase LAD (menurunnya anterior kiri) ketika hidroklorida medetomidin dan anestasia ketamin hidroklorida seerti yang dijelaskan sebelumnya. Tikus yang terhubung ke respirator melalui tracheostomy dan berventilasi pada tingkat 55-60 napas/menit. Sebuah torakotomi kiri dan sayatan pericardial ditunjukkan dan LAD diikat sekitar 3 mM dari asalnya . Setelah dikasih LAD jantung direposisiskan di dada dan sayaan tersebut ditutup. Efek anesthesia yang diantagonis dengan hidroklorida atipamezol dan tikus yang terhidrasi dengan 5 mL larutan garam fisiologis. Hidroklorida buprenorfin 0,1 mg/kg dua kali sehari dan karprofen 5 mg/kg sekali sehari diberikan selama 3 hari sebagai analgesia pasca operasi. Tikus-tikus sham yang dioperasikan menjalani prosedur bedah yang sama tapa ligasi LAD. Partikel Topsi

6. 7 μm atau 110 nm disuntikkan ke dinding anterior LV sebelum ligasi LAD partikel Topsi yang dikirim ke jantung di operasikan menggunakan teknik tanpa ligasi LAD. Setelah seminggu, pasca infark ekokardiografi yang dilakukan tikus yang di dekapitasi dan jaringan khusus yang dikumpulkan untuk analisa lebih lanjut.
2.7 pengukuran ekokardiografi
Ekokardiografi transthoracic dilakukan menggunakan system aucson dan transduser linear 15-MHz. sebelum pemeriksaan, tikus dibius dengan ketamine dan xylazine. Dengan menggunakan dua dimensi pencitraan, diperoleh sumbu pendek LV pada tingkat otot papiler dan M-mode depan dua dimensi dan diperoleh dinding posterior LV. Dimensi LV akhir sistolik dan diastolik memiliki ketebalan septum interventrikular dan dinding posterior yang diukur dari penelusuran M-mode. LV fractional shortening (FS) dan ejection fraction (EF) dihitung dari dimensi M-mode LV menggunakan persamaan (1) dan (2) :
Di mana LVEDD adalah diameter ventrikel kiri diastolik akhir dan LVESD merupakan diameter ventrikel kiri sistolik akhir. Rata-rata, tiga pengukuran tiap variabel digunakan. Semua pengukuran ekokardiografi dilakukan oleh ahli sonogram buta yang terampil terhadap perawatan.
Setelah proses ekokardiografi, hewan-hewan itu akan dieutanasia dengan memenggal kepalanya. Sampel darah dikumpulkan lalu jantung dipindahkan dan ditimbang. Daerah injeksi, pada bagian tengah jantung digunakan untuk analisis histologis dan intinya direndam dalam cairan nitrogen dan disimpan pada suhu -70 ºC untuk analisa lebih lanjut.
2.8. Analisis Hematologi
Sampel darah diambil ketika pemenggalan kepala hewan tersebut. Darah dikumpulkan pada tabung asam yang berisi sodium ethylenediaminetetra-asetat, serta sel darah merah dan sel darah putih (RBC, WBC) akan diukur. Penentuan tingkat hemoglobin (HGB), hematokrit (HCT), rata-rata hemoglobin corpuscular (MCH), lebar distribusi sel darah merah (RDW), trombosit (PLT), rata-rata trombosit (MPV), rata-rata konsentrasi hemoglobin corpuscular (MCHC), rata-rata volume selular (MCV) dan distribusi sel darah putih (NEU, neutrofil, LYM, limfosit, MO, monosit, EO, eosinophil, BA,basofil) dilakukan dengan sel-Dyn Sapphire (Abbott).

7. 2.9. Imunohistokimia
Setelah mengorbankan hewan tersebut, jantung akan dipindahkan dan di transfer ke bagian tengahnya yang difiksasi ke dalam 10% formalin buffer netral selama 1-2 hari, lalu ditanam dalam parafin, potong menjadi 5μm bagian dari daerah injeksi. Untuk mengevaluasi keberadaan mikro atau nanopartikel dan respon inflamasi, fiksasi formalin bagian-penanaman parafin di deparafinisasi dalam xylene dan dehidrasi dalam EtOH dan diwarnai dengan hematoxylin dan eosin (H & E). Implamasi diukur dari pewarnaan H & E dengan mengevaluasi ukuran implamasi jaringan granula yang bersifat negatif atau positif, sedikit inflamasi atau tidak adanya inflamasi dianggap bersifat negatif, substansi inflamasi dianggap bersifat positif. Teknik trichrome Masson digunakan untuk menentukan tingkat fibrosis (area fibrosis / luas total LV) di LV dengan menggunakan Nikon NIS-
3.2 software. Analisis Immunohistological dibentuk dengan menggunakan mikroskop cahaya (Nikon Eclipse 50i).
2.10. Analisis ekspresi gen
Total RNA dari jaringan jantung apikal diisolasi oleh Metode guanidin thiocyanate-CsCl. Untuk kuantitatif Real-Time Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) analisis, cDNA disintesis dari RNA total dengan Sintesis Kit Pertama-Strand cDNA (GE Healthcare Life Sciences) mengikuti system yang semestinya. RNA dianalisis dengan RT-PCR pada ABI 7300 dengan urutan sistem deteksi (Terapan Biosystems) menggunakan kimia TaqMan. Hasil dikuantifikasi dengan menggunakan Metode DDCT dan dinormalisasi untuk gen 18S dari sampel yang sama untuk memperbaiki variasi potensial dalam sampel beban. Langkah sebelum dan sesudah primer serta probe fluorogenik untuk deteksi RNA ditunjukkan dalam Tabel S1. 2.11. Statistik
Hasil statistik dinyatakan sebagai rata ± standard error darirata-rata tersebut (SEM). Analisis statistik dibentuk dengan menggunakan SPSS versi 19.0.0.1 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA) dan GraphPad Prism versi 5.00 (GraphPad Software, San Diego, California, USA). untuk menentukan perbedaan statistik antara dua kelompok, digunakan sampel yang diuji. Untuk beberapa perbandingan, statistik signifikansi dievaluasi oleh satu cara ANOVA, yang diikuti oleh uji LSD. Untuk evaluasi tingkat peradangan dan jaringan granulasi yang disebabkan oleh injeksi mikro / nanopartikel, menggunakan uji eksak Fisher. Nilai probabilitas * p <0,05, ** p <0,01 dan *** p <0,001 dianggap signifikan secara statistik.

8. 2.12. etika
Semua protokol eksperimental dengan hewan telah disetujui oleh komite peduli Hewan dan Komite Perawatan dari University Oulu dan Daerah Tata Usaha Negara Badan Finlandia Selatan,sesuai dengan Panduan untuk Perawatan dan Penggunaan Hewan Laboratorium yang telah diterbitkan oleh US National Institutes of Health.
3. Hasil dan diskusi
3.1 Karakteristik fisikokimia mikro dan nanopartikel THCPSi dan TOPSi
Karakteristik struktur partikel THCPSi dan TOPSi ditentukan dengan menggunakan N2 , dan hasil ditunjukan pada gambar 1 Tabel 1 menunjukan tampilan SEM mikropartikel THCPSi dan TOPSi dan tampilan TEM nanopartikel TOPSi. Secara umum, mikro dan nanopartikel ditunjukan sebagai bentuk yang tak teratur, dengan rata-rata 7 dan 19 μm untuk mikrpartikel THCPSi, 7 dan 17 μm untuk mikropartikel TOPSi, dan 110 nm untuk nanopartikel TOPSi.
Struktur kimia permukaan partikel THCPSi dan TOPSi dievaluasi dengan FTIR (Gambar 2). Spektrum FTIR partikel THCPSi menunjukan beberapa fitur berbeda, seperti simetri dan asimetri rentang ikatan CH2 dan CH3 antara 2860 dan 2970 /cm. pita C-H rentang pada 3055 /cm juga mendekati sepanjang cahaya tampak, menuju vibrasi pita Si-C=C. Sekain itu, absorpsi pita berpusat di 1000/cm ialah karakteristik untuk THCPSi[52]. Partikel TOPSi ditunjukan pada bagan yang menunjukan vubrasi regangan Si-O antara 1000 dan 200/cm memperkuat oksidasi termal partikel. Selain itu, karakteristik vibrasi regangan v(O3Si-H) pada 2270/cm yang diamati, menindikasikan sisa hidrida Si pada permukaan utama oksidasi tulang belakang. Pita bahu pada 3740/cm menindikasikan kehadiran jenis Si-OH, juga memperkuat percobaan oksidasi termal partikel TOPSi.
3.2 Viabilitas Sel
Studi secara in vitro/mikrotoksikologi sangat penting dalam memprediksikan biosafety pembawa. Berdasarkan studi kita sebelumnya dengan partikel Psi dan sebagai hasil stabilitas partikel dan komponen fisikokimianya, kita mengevaluasikan sitotoksitas dalm ukuran berbeda mikropartikel dan nanopartikel THCPSi dan TOPSi, dan satu tipe nanopartikel TOPSi [26,31,39,55]. Viabilitas kardiomiosit primer dikalkulasikan kedalam aktivitas metabolismenya. Dengan mengukur produksi ATP pada mikropartikel THCPSi dan TOPSi, maupun nanopartikel TOPSi, menggunakan luminesen (gambar 3A) [46,53]. Setelah 3 jam inkubasi dengan kardiomiosit primer, rendahnya konsentrasi mikropartikel THCPSi tidak menginduksi toksisitas spesifik dengan tinggi dan

9. ketergntunga konsentrasi ATP diamati pada semua konsentrasi partikel. Untuk konsentri tertinggi, secara statistic mengurangi kandungan ATP sebesar 85% untuk THCPSi 7μm (p<0,05) juga mengurangi kandungan ATP yang diamati untuk kedua konsentrasi tertinggi THCPSi 19μm (p<0,01 dan p>0,0001), yang memunculkan ketergantungan konsentrasi, lebih umum pada konsentrasi lebih tinggi. Akibat ketergantungan ukuran partikel yang diamati pada TOPSi 7 dan 17μm pada konsentrasi yang dipelajari, dimana partikel lebih besar menunjukan berkurangnya toksisitas sel daripada sel yang lebih kecil.
3.2. sel viabilitas
nano in vitro / studi microtoxicology sangat penting untuk memprediksi biosafety dari operator. Berdasarkan studi kami sebelumnya dengan partikel PSi, dan sebagai hasil dari stabilitas partikel dan sifat fisikokimia, kami mengevaluasi sitotoksisitas dalam dua ukuran yang berbeda dari mikropartikel THCPSi dan Topsi, dan salah satu jenis Nanopartikel Topsi. Kelangsungan hidup dari kardiomiosit primer dihitung dengan mempertimbangkan metabolisme aktivitasnya, dengan mengukur produksi ATP yang ada pada mikropartikel THCPSi dan Topsi, serta nanopartikel Topsi, dengan menggunakan pengujian berbasis luminescence (Gbr. 3A) [46,53]. Setelah 3 jam waktu inkubasi dengan kardiomiosit primer, konsentrasi yang lebih rendah dari THCPSi mikropartikel tidak menginduksi toksisitas sacara signifikan, Dengan ATP yang sangat tinggi dan konsentrasi yang diamati bergantung untuk semua konsentrasi partikel. pada Untuk konsentrasi tinggi, penurunan statistik secara signifikan dari ATP hingga 85% untuk THCPSi 7 mm (p <0,05). Juga, penurunan statistic secara signifikan dari ATP yang diamati untuk dua konsentrasi tertinggi THCPSi 19 μm (p <0,01 dan p <0,001). mikropartikel Topsi memicu penurunan statistik secara signifikan pada sel ATP (p <0,01 dan p <0,001), yang bergantung terhadap konsentrasi,terlihat lebih jelas pada konsentrasi yang lebih tinggi. Efek partikel tergantung pada ukuran yang diamati untuk Topsi 7 dan 17 μm brdasarkan konsentrasi percobaan, di mana partikel yang lebih besar kurang tertoksisitas ke sel-sel lain dibandingakan partikel yang lebih kecil. Pengujian yang sama juga dilakukan dengan nanopartikel Topsi (Gambar. 3B). Secara umum, nanopartikel Topsi telah terbukti kurang beracun dari mikropartikel Topsi dalam kardiomiosit primer, sesuai dengan studi sebelumnya, walaupun sel lainnyajuga digunakan. Pekerjaan kami sebelumnya menunjukkan bahwa partikel Topsi dalam berbagai ukuran antara 1-25 μm yang ditemukan dapat menginduksi efek toksik lebih besar di Caco-2 dan RAW 264.7 sel makrofag, dibandingkan dengan nanopartikel Topsi [29]. Ditemukan bahwa ukuran dan Bentuk dapat mempengaruhi rute internalisasi partikel oleh sel, serta interaksinya terhadap dinding sel. Ukuran yang berbeda dan bentuk yang tidak teratur lebih diperlihatkan oleh mikropartikel Topsi dibandingkan dengan nanopartikel Topsi, yang memiliki kecenderungan untuk menjadi lebih bulat, juga dapat memberikan penjelasan untuk tingkat perbedaan toksisitas yang diamati [54].hal ini harus diperhitungkan bahwa kardiomiosit primer memiliki kondisi kepekaan unggul yang lebih keras dibandingkan dengan sel garis selanjutnya.
Secara umum, semua bahan penelitian, mikropartikel THCPSi dan Nanopartikel Topsi mengandung sedikit racun terhadap kardiomiosit primer.
3.3. Pengaruh THCPSi dan mikro dan nanopartikel Topsi terhadap parameter hematologi
biokompatibilitas in vivo THCPSi dan mikro Topsi dan nanopartikel telah dievaluasi dengan menyuntikkan partikel ke dalam miokardium dari tikus. Sampel darah dari tikus yang terkontrol dan nano / mikropartikel tikus disuntikkan dikumpulkan selama pemenggalan kepala pada satu minggu

10. pasca injeksi, dan hematologi denganparameter yang diukur. Tidak ada perubahan secara signifikan pada kadar hemoglobin (HGB), trombosit (PLT) dan jumlah sel darah putih (WBC) ketika membandingkan THCPSi atau TOPSi untuk injeksihewan dengan tingkat kontrol yang diobati (Tabel2). Demikian pula, tidak ada Perbedaan dalam distribusi WBC (NEU, LYM, MO, EO, BA) yang terlihat antara hewan kontrol dan hewan partikel-yang disuntikkan kecuali jumlah eosinofil, yang secara signifikan menurun (81%, p <0,05) setelah penyuntikan intramyocardial dari Topsi 7 mm (Tabel 3). Tidak ada perbedaan antara THCPSi- atau Topsi-yang disuntikkan pada tikus dan hewan yang dikontrol dan dirawat terlihat pada hematokrit (HCT), berarti hemoglobin corpuscular (MCH), lebar distribusi sel darah merah (RWD), rata-rata volume platelet (MPV), rata-rata konsentrasi hemoglobin sel hidup (MCHC) dan volume seluler (MCV) nilai rata-rata (Informasi Tambahan Tabel S2).
3.4. Fungsi jantung setelah suntikan THCPSi dan Topsi ke dalam miokardium yang normal
Untuk mempelajari efek dari THCPSi dan mikro Topsi dan nanopartikel pada fungsi jantung setelah diinjeksi ke dalam miokardium, fungsi jantung menggunakan echocardiography pada 7 hari atau 4 minggu pasca injeksi, sebelum memenggal kepala hewan. THCPSi 7 dan 19 mm dan mikropartikel Topsi 7 dan 17 mm yang disuntikan tidak berpengaruh pada fungsi sistolik LV (fraksi ejeksi atau shortening pecahan) pada satu minggu atau 4 minggu dibandingkan dengan kontrol hewan yang disuntik (Gbr. 4A dan B). Fraksi ejeksi LV (11%) dan shortening pecahan (13%) sedikit meningkat pada satu minggu dalam menanggapi suntikan partikel Topsi 110 nm (Gbr. 4A dan B). output jantung , volume stroke, denyut jantung, massa LV dan hati-berat-tobody- rasio berat THCPSi atau Topsi partikel- disuntikkan pada hewan yang mirip dengan kontrol diperlakukan pada kelompok (Gambar. 4 dan 5)
Hal 4
perubahan berat badan selama periode follow-up tidak diamati (Informasi Tambahan Gambar. S1). Secara keseluruhan, baik THCPSi atau Topsi mikropartikel mengubah fungsi jantung setelah suntikan langsung ke dalam miokardium hati tikus normal, sedangkan Topsi nanopartikel sedikit meningkat fungsi sistolik LV.
3.5. Fungsi jantung setelah Topsi suntikan ke dalam miokardium dari hati tikus infark Dalam rangka untuk mengecualikan kedua efek menguntungkan atau merugikan dari Partikel Topsi ke fungsi jantung setelah MI akut, serta mengevaluasi apakah partikel Topsi dapat menjadi biomaterial yang berguna dalam MI eksperimental, ligationwas LAD dilakukan segera setelah suntikan partikel intramyocardial. Ligasi LAD menyebabkan statistik penurunan yang signifikan dalam fraksi ejeksi (Gambar. 6A) dan shortening pecahan (Gbr. 6B) dalam hubungannya dengan injeksi Topsi 7 mm selama satu minggu tindak lanjut. Kecenderungan yang sama adalah diamati dengan Topsi 110 suntikan nm partikel, meskipun perubahan tidak signifikan secara statistik (Gambar. 6A dan B). jantung tingkat tidak berubah sebagai akibat salah satu tersebut perawatan (Gambar. 6C). Seperti yang diharapkan, rasio berat hati-berat-untuk-tubuh sedikit meningkat, ketika membandingkan hati infark ke hati sham- dioperasikan baik dalam Topsi 7 mm dan 110 nm tikuspartikel-disuntikkan (Gbr. 6D). Dengan demikian,

11. pengobatan miokard dengan Partikel Topsi tidak melemahkan perubahan fungsional setelah MI di tikus, menunjukkan bahwa jenis biomaterial dapat digunakan dalam model MI eksperimental.
3.6. analisis Immunohistological
Bagian histologi dibuat dari THCPSi dan Topsi mikro dan nanopartikel-disuntikkan hati tikus dan diwarnai dengan H & E untuk peradangan dan dengan trichrome Masson untuk fibrosis. pada satu Minggu titik waktu, fibrosis di THCPSi dan Topsi mikro / hati nanopartikel-disuntikkan tidak berbeda secara signifikan dari hati kontrol (Tabel 3 dan Gambar 7A.). Di sisi lain, peningkatan peradangan pada miokardium setelah injeksi THCPSi 7 mm mikropartikel yang diamati, sementara hanya inflamasi kecil reaksi terlihat pada kontrol atau THCPSi 19 mm dan Topsi diperlakukan bagian jaringan jantung (Tabel 3 dan Gambar. 7B). Partikel disuntikkan ke dalam miokardium dari hati tikus yang diamati dalam jaringan bagian satu minggu pasca suntikan. Pada bagian jaringan jantung disuntikkan THCPSi 7 dan 19 mm, partikel merupakan berbeda zona, sementara hanya beberapa partikel yang tidak larut yang terpisah bisa diamati pada Topsi 7 mm, 17 mm dan 110 nm disuntikkan bagian satu minggu pasca-suntikan (Gbr. 7B). Yang menunjukkan stabilitas yang lebih baik partikel THCPSi di miokardium....