Establishment of biotesting system to study features of innovative multifunctional biotextile = Biotestēšanas sistēmas izveide inovatīvu multifunkcionālu biotekstila īpašību izpētei

An established biotesting system designed to discover specific features of innovative multifunctional biotextile, encompassing integrated silica dioxide and succinite (Baltic amber) particles, is founded on reproducible, reliable, and relatively fast methods. The main idea starting this study was to create a system of test methods devoted to identification of specific features of biotextile materials designed to preserve living organisms from adverse environmental factors like enhanced electromagnetic radiation of different frequencies, without use of vivarium animals. Cultures of the freshwater macrophyte duckweed (Lemna minor) line Sta2 and fruit flies (Drosophila melanogaster) were chosen as model systems suitable for the study of the influence of electromagnetic field (EMF) radiation. The experiments showed changes of phenotypic features and growth parameters of test objects, as well as induction of point mutations of DNA (for example, insertions or deletions in chloroplast DNA and nucleotide substitutions in nuclear genes). The responses of test organisms induced by EMF were studied using microscopy, flow cytometry, and DNA sequencing methods. On the cell level, a new fast flow cytometry method for biotextile testing was developed: immature gametic (pollen) cell cultures were used as a highly sensitive model system (plant gametic cell response is comparable to human neutrophil response) to study the influence of EMF radiation. The method was based on the measurement of differences of fluorescence intensity between group of cells experimentally affected by EMF radiation and non-affected cells. [ABSTRACT IN LATVIAN] Pētījuma mērķis bija izveidot testēšanas metožu sistēmu biotekstila materiālu (audumu) specifisko īpašību (tādu kā aizsargspēja pret nelabvēlīgiem vides faktoriem, tai skaitā dažādu frekvenču elektromagnētisko starojumu) noteikšanai bez nepieciešamības veikt eksperimentus ar laboratorijas dzīvniekiem. Par elektromagnētiskā starojuma ietekmes izpētei piemērotu modeļsistēmu tika izvēlēta saldūdens mazo ūdensziedu Lemna minor jaunā, laboratorijā izveidotā aksēniskā līnija Sta2, augļu mušiņa Drosophila melanogaster un augu gametisko šūnu in vitro kultūra. Modeļobjektus pārklājot ar dažāda veida biotekstila audumiem, tika konstatētas testa objektu fenotipu un augšanas parametru izmaiņas, kā arī kodola DNS izmaiņas elekromagnētisko (UV-B un LF-EMF (50 Hz, 450 μT)) lauku ietekmē un, izmaiņu atšķirības testu laikā. Testa organismu izmaiņu pētīšanai tika izmantotas fenotipēšanas, mikroskopijas, plūsmas citometrijas un DNS sekvencēšanas metodes. Secināts, ka visi izvēlētie modeļobjekti un metodes ir izmantojamas biotekstila un tā izejvielu biotestēšanā. Konstatēts, ka īpaši perspektīva biotekstila un tā izejvielu biotestēšanā ir nenobriedušu (vienkodola stadijas) gametisko šūnu kultūra, kas ir ļoti jutīga (izmaiņas konstatējamas pēc 2 h inkubācijas) modeļa sistēma un līdz ar to efektīva un lēta, lai veiktu pirmējo biotestēšanu.