Tiopronin monolayer-protected silver nanoparticles modulate IL-6 secretion mediated by Toll-like receptor ligands.

Abstract

Capped silver nanoparticles that can be coupled to a variety of molecules and biomolecules are of great interest owing to their potential applications in biomedicine. However, there are no data about their toxicity or functional effects on a key innate immune response, such as IL-6 secretion, after the engagement of the main group of pathogen-associated molecular patterns receptors, that is, the Toll-like receptors (TLRs). N-(2-mercaptopropionyl)glycine (tiopronin)-capped silver (Ag@tiopronin) nanoparticles of a narrow sized distribution ( approximately 5 nm) were synthesized and characterized by transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman, (1)H-NMR and total correlation spectroscopy. Cytotoxicity was determined by lactate deshidrogenase and 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium assays in Raw 264.7 macrophages. IL-6 was measured by ELISA. Ag@tiopronin nanoparticles have a narrow size distribution ( approximately 5 nm), high solubility and stability in aqueous environment with no cytotoxicity in terms of mitochondrial function or plasma-membrane integrity at concentrations as high as 200 microg/10(6) cells. Ag@tiopronin nanoparticles were not proinflammatory agents, but remarkably they specifically impaired the IL-6 secretion mediated by TLR2, TLR2/6, TLR3 or TLR9 stimulation in co-treatment experiments. However, in pretreatment experiments, nanoparticles enhanced the susceptibility of macrophages to inflammatory stimulation mediated by TLR2/1 and TLR2/6 specific ligands while severely impairing the IL-6 secretion activated by the TLR3 or TLR9 ligands. Contrary to what is found for bare silver nanoparticles, Ag@tiopronin nanoparticles are noncytotoxic to macrophages. Ag@tiopronin nanoparticles showed differential effects on TLR signaling of a high degree of specificity, without proinflammatory effects by themselves. These effects have to be borne in mind when using bioconjugates of Ag@tiopronin nanoparticles for future medical applications.

Las nanopartículas de plata recubiertas, que pueden acoplarse a una gran variedad de moléculas y biomoléculas, son de gran interés debido a sus posibles aplicaciones en biomedicina. Sin embargo, no existen datos sobre su toxicidad o sus efectos funcionales sobre una respuesta inmunitaria innata clave, como la secreción de IL-6, tras la activación del principal grupo de receptores de patrones moleculares asociados a patógenos, es decir, los receptores tipo Toll (TLR).

Se sintetizaron y caracterizaron nanopartículas de plata recubiertas con N-(2-mercaptopropionil)glicina (tiopronina) (Ag@tiopronina) con una distribución de tamaño estrecha (aproximadamente 5 nm) mediante microscopía electrónica de transmisión, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, Raman, RMN de ^1H y espectroscopía de correlación total. La citotoxicidad se determinó mediante ensayos de lactato deshidrogenasa y 3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difenil tetrazolio en macrófagos Raw 264.7. La IL-6 se midió por ELISA.

Las nanopartículas Ag@tiopronina presentan una distribución de tamaño estrecha (aproximadamente 5 nm), alta solubilidad y estabilidad en medio acuoso, sin citotoxicidad en términos de función mitocondrial o integridad de la membrana plasmática a concentraciones de hasta 200 µg/10^6 células. Las nanopartículas Ag@tiopronina no actuaron como agentes proinflamatorios, pero, de forma notable, alteraron específicamente la secreción de IL-6 mediada por la estimulación de TLR2, TLR2/6, TLR3 o TLR9 en experimentos de cotratamiento.

Sin embargo, en experimentos de pretratamiento, las nanopartículas aumentaron la susceptibilidad de los macrófagos a la estimulación inflamatoria mediada por ligandos específicos de TLR2/1 y TLR2/6, mientras que redujeron de forma significativa la secreción de IL-6 activada por los ligandos de TLR3 o TLR9. A diferencia de lo observado con nanopartículas de plata sin recubrimiento, las nanopartículas Ag@tiopronina no resultaron citotóxicas para los macrófagos.

Las nanopartículas Ag@tiopronina mostraron efectos diferenciales sobre la señalización de los TLR con un alto grado de especificidad, sin ejercer por sí mismas efectos proinflamatorios. Estos efectos deben tenerse en cuenta al emplear bioconjugados de nanopartículas Ag@tiopronina en futuras aplicaciones médicas.