Evaluation of current MTT, MTS ve WST-1 viability tests for toxicity assessment of gold and silver nanoparticles

Abstract

Metal yapıdaki nanoparçacıklar (NP) özellikle altın ve gümüş kendilerine özgün fizikokimyasal özelliklerinden dolayı birçok tüketici ürünlerinde ve biyomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu NP'ın canlı yapılarla etkileşime geçmesi ciddi zararla sonuçlanabilir. Bu yüzden, toksisiteleri özenle belirlenmelidir. Son günlerde nanometeryallerin toksisiteleri mitokondri aktivitesini ölçen renk değişimine bağlı yöntemlerle değerlendirilmektedir. Mitokondri aktivite testleri MTT ve türevleri; MTS ve WST-1 olarak teste kullanılan boya molekülünün adına bağlı olarak adlandırılmaktadırlar. Fakat, NP'ın toksisitelerinin belirlenmesinde bu testlerin kullanılması probleme neden olabilir, çünkü hücre içinde ya da dışında biriken NP test boyaları ve onların oluşan ürünleriyle etkileşime girebilirler. Bu, test sonucunu değiştirebilir. Bu çalışmanın amacı MTT, MTS ve WST-1 canlılık testlerinin, NP'ın toksisitelerini test etmek için uygunluğunu Propidium iodine (PI) canlı-ölü boyama kombinasyonu incelemektir. Elde edilen sonuçlara göre, hücre olmayan durumda MTT boyası 7 nm ve 50 nm gümüş nanoparçacıklarla etkileşime girmekte ve canlılık test sonuçları hücre canlılığında PI boyamasına ve diğer renk değişimi testlerine göre düşüş göstermektedir. Metal nanoparçacıkların formazan ürününün absorbansına oluşturabileceği olası etkileri ayrıca hücre olmayan ortamda değerlendirilmiş, özellikle gümüş nanoparçacıkların formazan absorbansını arttırdığını bunun da meteryalin toksisitesi hakkında yanlış bilgi vereceğini ortaya koymuştur.

Metal-based nanoparticles; especially gold (AuNPs) and silver (AgNPs) are used in many consumer products and biomedical applications because of their unique physicochemical properties. The interaction of these nanomaterials with living systems may result with serious damage. Therefore, their toxicity must be carefully assessed. The toxicity of nanomaterials is currently evaluated by using colorimetric methods including measuring mitochondria activity. Mitochondrial activity tests are called MTT and derivatives; MTS and WST-1 depending on the name of the dye molecule used in the assay. However, to determine the toxicity of nanoparticles by using these tests may cause problems, since the accumulated nanoparticles inside or outside the cells can interact with the assay dyes and their end products. This may alter the test results. The objective of this study was to investigate the suitability of MTT, MTS and WST-1 viability tests for testing the toxicity of metal NPs in combination with live-death staining of Propidium Iodine (PI). According to the obtained results, MTT dye interacts with both 7 nm and 50 nm AgNPs in cell free condition and viability tests results showed decrease in the cell viability compared to PI staining and other colorimetric methods. The possible effect of metal nanoparticles on the absorbance of the formazan product was also investigated in cell free condition, revealing that NPs, especially AgNPs, enhance the absorbance of formazan which gives false results about the toxicity of the material.