Abstract This study aimed to investigate the cytotoxicity and pro-inflammatory responses induced by tungsten disulphide (WS2) and molybdenum disulphide (MoS2) nanoparticles (NPs) in human bronchial cells (BEAS-2B). For cytotoxicity assessment, the cells were exposed to different concentrations (2.5–200 µg/mL) of WS2-NPs or MoS2-NPs for 24 and 48 h and then the MTT assay was performed. Afterwards, long-term toxicity was assessed by the colony forming efficiency assay (CFEA) during a 10 days’ exposure of the cells. For pro-inflammatory responses, the expression of interleukin-6 (IL-6) and interleukin-1β (IL-1β) mRNA was estimated by the real-time PCR method. Both nanomaterials showed similar cytotoxic effects on BEAS-2B cells assessed by the MTT assay, i.e. reduction in cell viability to approx. 60–70% at concentrations of 2.5 and 5 μg/mL after 24 and 48 h. The percentage viability remained relatively constant at this level across all concentrations above 5 μg/mL. In long-term exposure, both nanomaterials inhibited colony formation in a wide range of concentrations up to 100 µg/mL. MoS2-NPs were slightly more cytotoxic than WS2-NPs. Additionally, MoS2-NPs caused an increase in mRNA levels of cytokines, IL-1β, and IL-6 at concentration of 50 µg/mL, while WS2-NPs did not cause any changes in the level of mRNA for both cytokines. We also visualised the changes in the cells as a result of WS2-NPs or MoS2-NPs exposure (2.5 and 25 µg/mL) via holotomographic microscopy. This work demonstrates the hazardous potential of both nanomaterials and indicate that WS2 and MoS2 nanoparticles should be included in the occupational risk assessment.

中文翻译：

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钼和二硫化钨对人支气管细胞的细胞毒和促炎作用

摘要 本研究旨在探讨二硫化钨 (WS2) 和二硫化钼 (MoS2) 纳米粒子 (NPs) 在人支气管细胞 (BEAS-2B) 中的细胞毒性和促炎反应。对于细胞毒性评估，将细胞暴露于不同浓度（2.5-200 µg/mL）的 WS2-NPs 或 MoS2-NPs 24 和 48 小时，然后进行 MTT 测定。之后，在细胞暴露 10 天期间，通过集落形成效率测定 (CFEA) 评估长期毒性。对于促炎反应，通过实时PCR方法估计白细胞介素6（IL-6）和白细胞介素1β（IL-1β）mRNA的表达。两种纳米材料对通过 MTT 测定评估的 BEAS-2B 细胞显示出相似的细胞毒性作用，即细胞活力降低至约 100 倍。浓度为 2 时为 60–70%。24 和 48 小时后分别为 5 和 5 μg/mL。在高于 5 μg/mL 的所有浓度下，存活率百分比在此水平上保持相对恒定。在长期暴露中，两种纳米材料在高达 100 µg/mL 的广泛浓度范围内都能抑制菌落形成。MoS2-NPs 的细胞毒性略高于 WS2-NPs。此外，MoS2-NPs 在浓度为 50 µg/mL 时会导致细胞因子、IL-1β 和 IL-6 的 mRNA 水平增加，而 WS2-NPs 不会导致两种细胞因子的 mRNA 水平发生任何变化。我们还通过全息显微镜观察了 WS2-NPs 或 MoS2-NPs 暴露（2.5 和 25 µg/mL）导致的细胞变化。这项工作证明了这两种纳米材料的潜在危险，并表明 WS2 和 MoS2 纳米颗粒应包括在职业风险评估中。在高于 5 μg/mL 的所有浓度下，存活率百分比在此水平上保持相对恒定。在长期暴露中，两种纳米材料在高达 100 µg/mL 的广泛浓度范围内都能抑制菌落形成。MoS2-NPs 的细胞毒性略高于 WS2-NPs。此外，MoS2-NPs 在浓度为 50 µg/mL 时会导致细胞因子、IL-1β 和 IL-6 的 mRNA 水平增加，而 WS2-NPs 不会导致两种细胞因子的 mRNA 水平发生任何变化。我们还通过全息显微镜观察了 WS2-NPs 或 MoS2-NPs 暴露（2.5 和 25 µg/mL）导致的细胞变化。这项工作证明了这两种纳米材料的潜在危险，并表明 WS2 和 MoS2 纳米颗粒应包括在职业风险评估中。在高于 5 μg/mL 的所有浓度下，存活率百分比在此水平上保持相对恒定。在长期暴露中，两种纳米材料在高达 100 µg/mL 的广泛浓度范围内都能抑制菌落形成。MoS2-NPs 的细胞毒性略高于 WS2-NPs。此外，MoS2-NPs 在浓度为 50 µg/mL 时会导致细胞因子、IL-1β 和 IL-6 的 mRNA 水平增加，而 WS2-NPs 不会导致两种细胞因子的 mRNA 水平发生任何变化。我们还通过全息显微镜观察了 WS2-NPs 或 MoS2-NPs 暴露（2.5 和 25 µg/mL）导致的细胞变化。这项工作证明了这两种纳米材料的潜在危险，并表明 WS2 和 MoS2 纳米颗粒应包括在职业风险评估中。