Characterization of SH-SY5Y neurons subject to 92kHz ultrasound stimulation / Caracterización de neuronas SH-SY5Y sujetas a estimulación por ultrasonido de 92 kHz

ABSTRACT

SUMMARY: Cellular microstructural changes due to ultrasound exposure are critical to understand and characterize in order to further the establishment of ultrasonics in cell and tissue engineering and medicine. In this study, neurite length, nuclear morphology, and cellular toxicity are assessed at varying intensities of 92 kHz ultrasound provided by a piezoceramic disk element and incident upon SH- SY5Y neurons in vitro. Findings suggest that stimulation increases neurite length up to 2.73 fold tested at α = 0.05 in an intensity dependent manner. Additionally, stimulation causes a statistically significant (α = 0.05) decrease in nuclear area and less elongated nuclei, by 1.78 fold and 1.38 fold respectively, also in an intensity dependent manner. For maximum transducer surface intensities ranging from 0 to 39.11 W/cm2, the toxicity of 92 kHz ultrasound is assessed and a nontoxic range is determined using Caspase-3 and Annexin V staining, in addition to Calcium imaging via Calcein-AM staining. Intensities of up to 1.6 W/cm2 are found to be nontoxic for the cells under the parameters used in this study.

RESUMEN

RESUMEN Los cambios micro estructurales celulares debidos a la exposición a los ultrasonidos son fundamentales para comprender y caracterizar el establecimiento de los ultrasonidos en la ingeniería y la medicina de células y tejidos. En este estudio, la longitud de las neuritas, la morfología nuclear y la toxicidad celular se evalúan a intensidades variables de ultrasonido de 92 kHz proporcionado por un elemento de disco piezocerámico e incidente sobre las neuronas SH-SY5Y in vitro. Los resultados sugieren que la estimulación aumenta la longitud de las neuritas hasta 2,73 veces probada a α = 0,05 de una manera dependiente de la intensidad. Además, la estimulación provoca una disminución estadísticamente significativa (α = 0,05) en el área nuclear y núcleos menos alargados, en 1,78 veces y 1,38 veces, respectivamente y también de una manera dependiente de la intensidad. Para intensidades máximas de la superficie del transductor que oscilan entre 0 y 39,11 W / cm2, se evaluó la toxicidad del ultrasonido de 92 kHz y se determinó un rango no tóxico mediante tinción con Caspasa-3 y Anexina V, además de imágenes de calcio mediante tinción con Calceína-AM. Se encontró que las intensidades de hasta 1.6 W / cm2 no son tóxicas para las células bajo los parámetros usados en este estudio.