Mimicking exposures to acute and lifetime concentrations of inhaled silver nanoparticles by two different in vitro approaches

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 5, Issue 1, 2014, Pages 1357-1370

  Herzog, Fabian ^a   Loza, Kateryna ^b   Balog, Sandor ^a   Clift, Martin J D ^a   Epple, Matthias ^b   Gehr, Peter ^c   Petri Fink, Alke ^a,d   Rothen Rutishauser, Barbara ^a,e  

^a UNIVERSITY OF FRIBOURG   (Switzerland)

^b UNIVERSITY OF DUISBURG ESSEN   (Germany)

^c UNIVERSITY OF BERN   (Switzerland)

^d UNIVERSITY OF FRIBOURG   (Switzerland)

^e UNIVERSITY OF BERN   (Switzerland)

Author keywords

Air liquid exposure; Dosimetry; Lung cells in vitro; Silver nanoparticles; Toxicity

Indexed keywords

BIOLOGICAL ORGANS; CELL CULTURE; DOSIMETRY; LIQUIDS; METAL NANOPARTICLES; PHASE INTERFACES; PLANTS (BOTANY); SILVER NANOPARTICLES; TOXICITY;

AIR LIQUID INTERFACES; ANTI-MICROBIAL PROPERTIES; EXPOSURE CONCENTRATION; GASTROINTESTINAL TRACT; HUMAN PERIPHERAL BLOOD; IN-VITRO; POLY VINYL PYRROLIDONE; SILVER NANOPARTICLES (AGNPS);

CELLS;

EID: 84987677215     PISSN: None     EISSN: 21904286     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.5.149     Document Type: Article

References (71)

1. Chernousova, S.; Epple, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1636-1653. doi:10.1002/anie.201205923
2. European_Commission OJ L 275/38, 2011/696/EU, 2011
3. Maynard, A. D.; Michelson, E. The Nanotechnology Consumer Products Inventory. http://www.nanotechproject.org/cpi/(accessed June 10, 2014)
4. Eckhardt, S.; Brunetto, P. S.; Gagnon, J.; Priebe, M.; Giese, B.; Fromm, K. M. Chem. Rev. 2013, 113, 4708-4754. doi:10.1021/cr300288v
5. Edwards-Jones, V. Lett. Appl. Microbiol. 2009, 49, 147-152. doi:10.1111/j.1472-765X.2009.02648.x
6. Morones, J. R.; Elechiguerra, J. L.; Camacho, A.; Holt, K.; Kouri, J. B.; Ramírez, J. T.; Yacaman, M. J. Nanotechnology 2005, 16, 2346. doi:10.1088/0957-4484/16/10/059
7. Hagen Mikkelsen, S.; Hansen, E.; Boe Christensen, T.; Baun, A.; Foss Hansen, S.; Binderup, M. Survey on basic knowledge about exposure and potential environmental and health risks for selected nanomaterials; Danish Ministry of the Environment, 2011
8. Rai, M.; Yadav, A.; Gade, A. Biotechnol. Adv. 2009, 27, 76-83. doi:10.1016/j.biotechadv.2008.09.002
9. Oberdörster, G.; Stone, V.; Donaldson, K. Nanotoxicology 2007, 1, 2-25. doi:10.1080/17435390701314761
10. Oberdörster, G.; Oberdörster, E.; Oberdörster, J. Environ. Health Perspect. 2005, 113, 823-839. doi:10.1289/ehp.7339
11. de Lima, R.; Seabra, A. B.; Durán, N. J. Appl. Toxicol. 2012, 32, 867-879. doi:10.1002/jat.2780
12. Ahamed, M.; AlSalhi, M. S.; Siddiqui, M. K. Clin. Chim. Acta 2010, 411, 1841-1848. doi:10.1016/j.cca.2010.08.016
13. Gangwal, S.; Brown, J. S.; Wang, A.; Houck, K. A.; Dix, D. J.; Kavlock, R. J.; Cohen Hubal, E. A. Environ. Health Perspect. 2011, 119, 1539-1546. doi:10.1289/ehp.1103750
14. Drake, P. L.; Hazelwood, K. J. Ann. Occup. Hyg. 2005, 49, 575-585. doi:10.1093/annhyg/mei019
15. Behra, R.; Sigg, L.; Clift, M. J. D.; Herzog, F.; Minghetti, M.; Johnston, B.; Petri-Fink, A.; Rothen-Rutishauser, B. J. R. Soc., Interface 2013, 10, 20130396. doi:10.1098/rsif.2013.0396
16. Lubick, N. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 8617. doi:10.1021/es8026314
17. Beer, C.; Foldbjerg, R.; Hayashi, Y.; Sutherland, D. S.; Autrup, H. Toxicol. Lett. 2012, 208, 286-292. doi:10.1016/j.toxlet.2011.11.002
18. Liu, J.; Hurt, R. H. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 2169-2175. doi:10.1021/es9035557
19. Park, E. J.; Yi, J.; Kim, Y.; Choi, K.; Park, K. Toxicol. in Vitro 2010, 24, 872-878. doi:10.1016/j.tiv.2009.12.001
20. Foldbjerg, R.; Olesen, P.; Hougaard, M.; Dang, D. A.; Hoffmann, H. J.; Autrup, H. Toxicol. Lett. 2009, 190, 156-162. doi:10.1016/j.toxlet.2009.07.009
21. Shin, S. H.; Ye, M. K.; Kim, H. S.; Kang, H. S. Int. Immunopharmacol. 2007, 7, 1813-1818. doi:10.1016/j.intimp.2007.08.025
22. Foldbjerg, R.; Dang, D. A.; Autrup, H. Arch. Toxicol. 2011, 85, 743-750. doi:10.1007/s00204-010-0545-5
23. Park, S.; Lee, Y. K.; Jung, M.; Kim, K. H.; Chung, N.; Ahn, E. K.; Lim, Y.; Lee, K. H. Inhalation Toxicol. 2007, 19 (Suppl. 1), 59-65. doi:10.1080/08958370701493282
24. Asharani, P. V.; Sethu, S.; Lim, H. K.; Balaji, G.; Valiyaveettil, S.; Hande, M. P. Genome Integr. 2012, 3, 2. doi:10.1186/2041-9414-3-2
25. AshaRani, P. V.; Low Kah Mun, G.; Hande, M. P.; Valiyaveettil, S. ACS Nano 2009, 3, 279-290. doi:10.1021/nn800596w
26. Kawata, K.; Osawa, M.; Okabe, S. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 6046-6051. doi:10.1021/es900754q
27. Ahamed, M.; Karns, M.; Goodson, M.; Rowe, J.; Hussain, S. M.; Schlager, J. J.; Hong, Y. L. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2008, 233, 404-410. doi:10.1016/j.taap.2008.09.015
28. Levard, C.; Hotze, E. M.; Lowry, G. V.; Brown, G. E. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 6900-6914. doi:10.1021/es2037405
29. Carlson, C.; Hussain, S. M.; Schrand, A. M.; Braydich-Stolle, L. K.; Hess, K. L.; Jones, R. L.; Schlager, J. J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13608-13619. doi:10.1021/jp712087m
30. Sur, I.; Cam, D.; Kahraman, M.; Baysal, A.; Culha, M. Nanotechnology 2010, 21, 175104. doi:10.1088/0957-4484/21/17/175104
31. Kim, S.; Choi, J. E.; Choi, J.; Chung, K. H.; Park, K.; Yi, J.; Ryu, D. Y. Toxicol. in Vitro 2009, 23, 1076-1084. doi:10.1016/j.tiv.2009.06.001
32. Sur, I.; Altunbek, M.; Kahraman, M.; Culha, M. Nanotechnology 2012, 23, 375102. doi:10.1088/0957-4484/23/37/375102
33. Navarro, E.; Piccapietra, F.; Wagner, B.; Marconi, F.; Kaegi, R.; Odzak, N.; Sigg, L.; Behra, R. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 8959-8964. doi:10.1021/es801785m
34. Park, E. J.; Choi, K.; Park, K. Arch. Pharmacal Res. 2011, 34, 299-307. doi:10.1007/s12272-011-0216-y
35. Stebounova, L. V.; Adamcakova-Dodd, A.; Kim, J. S.; Park, H.; O'Shaughnessy, P. T.; Grassian, V. H.; Thorne, P. S. Part. Fibre Toxicol. 2011, 8, 5. doi:10.1186/1743-8977-8-5
36. Perkel, J. M. Science 2012, 335, 1122-1125. doi:10.1126/science.335.6072.1122
37. Lee, Y. S.; Kim, D. W.; Lee, Y. H.; Oh, J. H.; Yoon, S.; Choi, M. S.; Lee, S. K.; Kim, J. W.; Lee, K.; Song, C. W. Arch. Toxicol. 2011, 85, 1529-1540. doi:10.1007/s00204-011-0714-1
38. AshaRani, P. V.; Hande, M. P.; Valiyaveettil, S. BMC Cell Biol. 2009, 10, 65. doi:10.1186/1471-2121-10-65
39. Rothen-Rutishauser, B.; Mueller, L.; Blank, F.; Brandenberger, C.; Muehlfeld, C.; Gehr, P. ALTEX 2008, 25, 191-196
40. Blank, F.; Rothen-Rutishauser, B.; Gehr, P. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2007, 36, 669-677. doi:10.1165/rcmb.2006-0234OC
41. Lenz, A. G.; Karg, E.; Lentner, B.; Dittrich, V.; Brandenberger, C.; Rothen-Rutishauser, B.; Schulz, H.; Ferron, G. A.; Schmid, O. Part. Fibre Toxicol. 2009, 6, 32. doi:10.1186/1743-8977-6-32
42. Brandenberger, C.; Rothen-Rutishauser, B.; Mühlfeld, C.; Schmid, O.; Ferron, G. A.; Maier, K. L.; Gehr, P.; Lenz, A. G. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2010, 242, 56-65. doi:10.1016/j.taap.2009.09.014
43. Brandenberger, C.; Mühlfeld, C.; Ali, Z.; Lenz, A. G.; Schmid, O.; Parak, W. J.; Gehr, P.; Rothen-Rutishauser, B. Small 2010, 6, 1669-1678. doi:10.1002/smll.201000528
44. Herzog, F.; Clift, M. J. D.; Piccapietra, F.; Behra, R.; Schmid, O.; Petri-Fink, A.; Rothen-Rutishauser, B. Part. Fibre Toxicol. 2013, 10, 11. doi:10.1186/1743-8977-10-11
45. Mahl, D.; Diendorf, J.; Meyer-Zaika, W.; Epple, M. Colloids Surf., A 2011, 377, 386-392. doi:10.1016/j.colsurfa.2011.01.031
46. Greulich, C.; Diendorf, J.; Simon, T.; Eggeler, G.; Epple, M.; Köller, M. Acta Biomater. 2011, 7, 347-354. doi:10.1016/j.actbio.2010.08.003
47. Hinderliter, P. M.; Minard, K. R.; Orr, G.; Chrisler, W. B.; Thrall, B. D.; Pounds, J. G.; Teeguarden, J. G. Part. Fibre Toxicol. 2010, 7, 36. doi:10.1186/1743-8977-7-36
48. Brandenberger, C.; Clift, M. J.; Vanhecke, D.; Mühlfeld, C.; Stone, V.; Gehr, P.; Rothen-Rutishauser, B. Part. Fibre Toxicol. 2010, 7, 15. doi:10.1186/1743-8977-7-15
49. Schmittgen, T. D.; Livak, K. J. Nat. Protoc. 2008, 3, 1101-1108. doi:10.1038/nprot.2008.73
50. Bachand, G. D.; Allen, A.; Bachand, M.; Achyuthan, K. E.; Seagrave, J. C.; Brozik, S. M. J. Nanopart. Res. 2012, 14, 1212. doi:10.1007/s11051-012-1212-y
51. Cronholm, P.; Karlsson, H. L.; Hedberg, J.; Lowe, T. A.; Winnberg, L.; Elihn, K.; Wallinder, I. O.; Möller, L. Small 2013, 9, 970-982. doi:10.1002/smll.201201069
52. Hyun, J. S.; Lee, B. S.; Ryu, H. Y.; Sung, J. H.; Chung, K. H.; Yu, I. J. Toxicol. Lett. 2008, 182, 24-28. doi:10.1016/j.toxlet.2008.08.003
53. Ji, J. H.; Jung, J. H.; Kim, S. S.; Yoon, J. U.; Park, J. D.; Choi, B. S.; Chung, Y. H.; Kwon, I. H.; Jeong, J.; Han, B. S.; Shin, J. H.; Sung, J. H.; Song, K. S.; Yu, I. J. Inhalation Toxicol. 2007, 19, 857-871. doi:10.1080/08958370701432108
54. Sung, J. H.; Ji, J. H.; Yoon, J. U.; Kim, D. S.; Song, M. Y.; Jeong, J.; Han, B. S.; Han, J. H.; Chung, Y. H.; Kim, J.; Kim, T. S.; Chang, H. K.; Lee, E. J.; Lee, J. H.; Yu, I. J. Inhalation Toxicol. 2008, 20, 567-574. doi:10.1080/08958370701874671
55. Takenaka, S.; Karg, E.; Roth, C.; Schulz, H.; Ziesenis, A.; Heinzmann, U.; Schramel, P.; Heyder, J. Environ. Health Perspect. 2001, 109, Suppl 4, 547-551. doi:10.2307/3454667
56. Genter, M. B.; Newman, N. C.; Shertzer, H. G.; Ali, S. F.; Bolon, B. Toxicol. Pathol. 2012, 40, 1004-1013. doi:10.1177/0192623312444470
57. Holder, A. L.; Marr, L. C. BioMed Res. Int. 2013, 2013, 328934. doi:10.1155/2013/328934
58. Müller, L.; Comte, P.; Czerwinski, J.; Kasper, M.; Mayer, A. C.; Gehr, P.; Burtscher, H.; Morin, J. P.; Konstandopoulos, A.; Rothen-Rutishauser, B. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 2632-2638. doi:10.1021/es903146g
59. Steiner, S.; Mueller, L.; Popovicheva, O. B.; Raemy, D. O.; Czerwinski, J.; Comte, P.; Mayer, A.; Gehr, P.; Rothen-Rutishauser, B.; Clift, M. J. Toxicol. Lett. 2012, 214, 218-225. doi:10.1016/j.toxlet.2012.08.026
60. Raemy, D. O.; Grass, R. N.; Stark, W. J.; Schumacher, C. M.; Clift, M. J.; Gehr, P.; Rothen-Rutishauser, B. Part. Fibre Toxicol. 2012, 9, 33. doi:10.1186/1743-8977-9-33
61. Rothen-Rutishauser, B. M.; Kiama, S. G.; Gehr, P. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2005, 32, 281-289. doi:10.1165/rcmb.2004-0187OC
62. Grigg, J.; Tellabati, A.; Rhead, S.; Almeida, G. M.; Higgins, J. A.; Bowman, K. J.; Jones, G. D.; Howes, P. B. Nanotoxicology 2009, 3, 348-354. doi:10.3109/17435390903276917
63. Teeguarden, J. G.; Hinderliter, P. M.; Orr, G.; Thrall, B. D.; Pounds, J. G. Toxicol. Sci. 2007, 95, 300-312. doi:10.1093/toxsci/kfl165
64. Kittler, S.; Greulich, C.; Diendorf, J.; Köller, M.; Epple, M. Chem. Mater. 2010, 22, 4548-4554. doi:10.1021/cm100023p
65. Greulich, C.; Kittler, S.; Epple, M.; Muhr, G.; Köller, M. Langenbecks Arch. Surg. 2009, 394, 495-502. doi:10.1007/s00423-009-0472-1
66. Loza, K.; Diendorf, J.; Sengstock, C.; Ruiz-Gonzalez, L.; Gonzalez-Calbet, J. M.; Vallet-Regi, M.; Köller, M.; Epple, M. J. Mater. Chem. B 2014, 2, 1634-1643. doi:10.1039/c3tb21569e
67. Blank, F.; Rothen-Rutishauser, B. M.; Schurch, S.; Gehr, P. J. Aerosol Med. 2006, 19, 392-405. doi:10.1089/jam.2006.19.392
68. Lehmann, A.; Brandenberger, C.; Blank, F.; Gehr, P.; Rothen-Rutishauser, B. A 3D model of the human epithelial airway barrier. In Methods in Bioengineering: Alternative Technologies to Animal Testing; Maguire, T.; Novik, E., Eds.; Artech House: Boston, Mass., 2010; pp 239-260
69. Wang, H. S.; Qiao, X. L.; Chen, J. G.; Ding, S. Y. Colloids Surf., A 2005, 256, 111-115. doi:10.1016/j.colsurfa.2004.12.058
70. Kittler, S.; Greulich, C.; Gebauer, J. S.; Diendorf, J.; Treuel, L.; Ruiz, L.; Gonzalez-Calbet, J. M.; Vallet-Regi, M.; Zellner, R.; Köller, M.; Epple, M. J. Mater. Chem. 2010, 20, 512-518. doi:10.1039/b914875b
71. Mühlfeld, C.; Rothen-Rutishauser, B.; Vanhecke, D.; Blank, F.; Gehr, P.; Ochs, M. Part. Fibre Toxicol. 2007, 4, 11. doi:10.1186/1743-8977-4-11