Silver nanoparticles (Ag-np) are being used increasingly in wound dressings, catheters, and various household products due to their antimicrobial activity. The toxicity of starch-coated silver nanoparticles was studied using normal human lung fibroblast cells (IMR-90) and human glioblastoma cells (U251). The toxicity was evaluated using changes in cell morphology, cell viability, metabolic activity, and oxidative stress. Ag-np reduced ATP content of the cell caused damage to mitochondria and increased production of reactive oxygen species (ROS) in a dose-dependent manner. DNA damage, as measured by single cell gel electrophoresis (SCGE) and cytokinesis blocked micronucleus assay (CBMN), was also dose-dependent and more prominent in the cancer cells. The nanoparticle treatment caused cell cycle arrest in G2/M phase possibly due to repair of damaged DNA. Annexin-V propidium iodide (PI) staining showed no massive apoptosis or necrosis. The transmission electron microscopic (TEM) analysis indicated the presence of Ag-np inside the mitochondria and nucleus, implicating their direct involvement in the mitochondrial toxicity and DNA damage. A possible mechanism of toxicity is proposed which involves disruption of the mitochondrial respiratory chain by Ag-np leading to production of ROS and interruption of ATP synthesis, which in turn cause DNA damage. It is anticipated that DNA damage is augmented by deposition, followed by interactions of Ag-np to the DNA leading to cell cycle arrest in the G2/M phase. The higher sensitivity of U251 cells and their arrest in G2/M phase could be explored further for evaluating the potential use of Ag-np in cancer therapy.

This study was initiated to enhance our insight on the health and environmental impact of silver nanoparticles (Ag-np). Using starch and bovine serum albumin (BSA) as capping agents, silver nanoparticles were synthesized to study their deleterious effects and distribution pattern in zebrafish embryos (Danio rerio). Toxicological endpoints like mortality, hatching, pericardial edema and heart rate were recorded. A concentration-dependent increase in mortality and hatching delay was observed in Ag-np treated embryos. Additionally, nanoparticle treatments resulted in concentration-dependent toxicity, typified by phenotypes that had abnormal body axes, twisted notochord, slow blood flow, pericardial edema and cardiac arrhythmia. Ag+ ions and stabilizing agents showed no significant defects in developing embryos. Transmission electron microscopy (TEM) of the embryos demonstrated that nanoparticles were distributed in the brain, heart, yolk and blood of embryos as evident from the electron-dispersive x-ray analysis (EDS). Furthermore, the acridine orange staining showed an increased apoptosis in Ag-np treated embryos. These results suggest that silver nanoparticles induce a dose-dependent toxicity in embryos, which hinders normal development.

Nanoparticles possess exceptional physical and chemical properties which led to rapid commercialisation. Silver nanoparticles (Ag-np) are among the most commercialized nanoparticles due to their antimicrobial potential. Ag-np based cosmetics, therapeutic agents and household products are in wide use, which raised a public concern regarding their safety associated with human and environmental use. No safety regulations are in practice for the use of these nanomaterials. The interactions of nanomaterials with cells, uptake mechanisms, distribution, excretion, toxicological endpoints and mechanism of action remain unanswered.Normal human lung fibroblasts (IMR-90) and human glioblastoma cells (U251) were exposed to different doses of Ag-nps in vitro. Uptake of Ag-nps occurred mainly through endocytosis (clathrin mediated process and macropinocytosis), accompanied by a time dependent increase in exocytosis rate. The electron micrographs revealed a uniform intracellular distribution of Ag-np both in cytoplasm and nucleus. Ag-np treated cells exhibited chromosome instability and mitotic arrest in human cells. There was efficient recovery from arrest in normal human fibroblasts whereas the cancer cells ceased to proliferate. Toxicity of Ag-np is mediated through intracellular calcium (Ca2+) transients along with significant alterations in cell morphology and spreading and surface ruffling. Down regulation of major actin binding protein, filamin was observed after Ag-np exposure. Ag-np induced stress resulted in the up regulation of metallothionein and heme oxygenase -1 genes.Here, we demonstrate that uptake of Ag-np occurs mainly through clathrin mediated endocytosis and macropinocytosis. Our results suggest that cancer cells are susceptible to damage with lack of recovery from Ag-np-induced stress. Ag-np is found to be acting through intracellular calcium transients and chromosomal aberrations, either directly or through activation of catabolic enzymes. The signalling cascades are believed to play key roles in cytoskeleton deformations and ultimately to inhibit cell proliferation.

Nanoparticles have diverse applications in electronics, medical devices, therapeutic agents and cosmetics. While the commercialization of nanoparticles is rapidly expanding, their health and environmental impact is not well understood. Toxicity assays of silver, gold, and platinum nanoparticles, using zebrafish embryos to study their developmental effects were carried out. Gold (Au-NP, 15–35 nm), silver (Ag-NP, 5–35 nm) and platinum nanoparticles (Pt-NP, 3–10 nm) were synthesized using polyvinyl alcohol (PVA) as a capping agent. Toxicity was recorded in terms of mortality, hatching delay, phenotypic defects and metal accumulation. The addition of Ag-NP resulted in a concentration-dependant increase in mortality rate. Both Ag-NP and Pt-NP induced hatching delays, as well as a concentration dependant drop in heart rate, touch response and axis curvatures. Ag-NP also induced other significant phenotypic changes including pericardial effusion, abnormal cardiac morphology, circulatory defects and absence or malformation of the eyes. In contrast, Au-NP did not show any indication of toxicity. Uptake and accumulation of nanoparticles in embryos was confirmed by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES), which revealed detectable levels in embryos within 72 hpf. Ag-NP and Au-NP were taken up by the embryos in relatively equal amounts whereas lower Pt concentrations were observed in embryos exposed to Pt-NP. This was probably due to the small size of the Pt nanoparticles compared to Ag-NP and Au-NP, thus resulting in fewer metal atoms being retained in the embryos. Among the nanoparticles studied, Ag-NPs were found to be the most toxic and Au-NPs the non-toxic. The toxic effects exhibited by the zebrafish embryos as a consequence of nanoparticle exposure, accompanied by the accumulation of metals inside the body calls for urgent further investigations in this field.

SUMMARY Immigration of mesenchymal cells into the growing fin and limb buds drives distal outgrowth, with subsequent tensile forces between these cells essential for fin and limb morphogenesis. Morphogens derived from the apical domain of the fin, orientate limb mesenchyme cell polarity, migration, division and adhesion. The zebrafish mutant stomp displays defects in fin morphogenesis including blister formation and associated loss of orientation and adhesion of immigrating fin mesenchyme cells. Positional cloning of stomp identified a mutation in the gene encoding the axon guidance ligand, Slit3. We provide evidence that Slit ligands derived from immigrating mesenchyme act via Robo receptors at the Apical Ectodermal Ridge (AER) to promote release of sphingosine-1-phosphate (S1P). S1P subsequently diffuses back to the mesenchyme to promote their polarisation, orientation, positioning and adhesion to the interstitial matrix of the fin fold. We thus demonstrate coordination of the Slit-Robo and S1P signalling pathways in fin fold morphogenesis. Our work introduces a mechanism regulating the orientation, positioning and adhesion of its constituent cells.

The purpose of this study was to examine the relationship between self-management behaviors (eg, healthy eating, being active, medication taking, glucose monitoring, feet check), sociodemographic factors, disease-related characteristics, and health literacy among patients with type 2 diabetes in Singapore.