有機電気化学トランジスタを用いて気液界面でモニターした気管細胞に対する電子タバコの排出の影響。

Effect of E Cigarette Emissions on Tracheal Cells Monitored at the Air-Liquid Interface Using an Organic Electrochemical Transistor.

• Magali P Ferro
• Lara Leclerc
• Mohamad Sleiman
• Bastien Marchiori
• Jérémie Pourchez
• Roisin M Owens
• Marc Ramuz

抄録

電子タバコは、細胞の生存率、DNA損傷、および転写応答アッセイを使用した研究に基づいて、タバコに代わる潜在的に健康的な選択肢として示唆されている。しかし、電子タバコのエアロゾルが気管上皮の完全性に及ぼす影響については、特にバリア抵抗性に関してはほとんど知られていません。これは、気液界面（ALI）、すなわち生理的条件下で上皮をモニタリングする方法がないことが原因の一つである。ここでは、有機電気化学トランジスタが気液界面でのバリア抵抗の測定に適応できることが示されています。この技術は、細胞が分泌した粘液の上に配置されたコンフォーマブルなゲート電極の使用を介して気管バリアの完全性の正確で連続的な定量化を可能にし、剛体電極のためのコンダクタンス媒体としての培地または緩衝液の添加の必要性を省略することができます。このプラットフォームは、電子タバコのエアロゾルに暴露した後、ヒト気管支上皮（MucilAir）のin vitroモデルのバリア抵抗の用量依存性、急速な減少を検出することができます。このシステムは、吸入された煙に対するヒト気道上皮の組織反応を研究するための強力なツールとなります。同技術は、他の気道組織や皮膚を含むALIを有する他の組織の毒物学的研究への幅広い応用が期待されます。

E-cigarettes have been suggested as a potentially healthier alternative to cigarettes based on studies using cell viability, DNA damage, and transcriptional response assays. However, little is known about the effect of e-cigarette aerosols on the integrity of the tracheal epithelium, specifically with respect to barrier resistance. This is partly due to the lack of methods for monitoring epithelia at the air-liquid interface (ALI), i.e., under physiological conditions. Here, it is shown that an organic electrochemical transistor can be adapted for the measurement of barrier resistance at the ALI. This technology enables accurate, continuous quantification of tracheal barrier integrity through the use of a conformable gate electrode placed on top of the cell-secreted mucus, obviating the need for addition of culture medium or buffer as a conductance medium for rigid electrodes. This platform allows for the detection of a dose-dependent, rapid decrease in barrier resistance of an in vitro model of human bronchial epithelium (MucilAir) after E-cigarette aerosols exposure. The system represents a powerful tool to study tissue responses of the human airway epithelium to inhaled smoke. The same technology will have broad applications for toxicology studies on other tissues with ALI, including other airway tissues and skin.

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