大和小表面工程上转换纳米颗粒的毒性用于体外和体外生物应用
Lucia Machová Urdzíková1, Dana Mareková1, Taras Vasylyshyn2
1Institute of Experimental Medicine, Czech Academy of Sciences, Vídeňská 1083, 14220 Prague, Czech Republic.
International journal of molecular sciences
|May 25, 2024
概括
较大的上转化纳米粒子 (UCNPs) 显示出较低的毒性,并通过肝胆道途径排出. 较小的UCNP更有毒,聚合物涂层影响细胞活力和氧化损伤.
科学领域:
- 纳米技术纳米技术
- 生物材料科学 生物材料科学
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 上转化纳米粒子 (UCNPs) 对生物医学应用具有前景.
- 对UCNP的表面修改对于改善生物相容性和细胞相互作用至关重要.
- 了解纳米粒子毒性和生物分布对于体内应用至关重要.
研究的目的:
- 为了合成和表征不同尺寸的聚合物涂层NaYF4:Yb,Er上转化纳米粒子 (UCNPs).
- 评估这些UCNP在老鼠介质干细胞 (rMSC) 和C6癌细胞中的细胞内化,细胞毒性和氧化损伤.
- 研究UCNP在小鼠中的体内生物分布和消除途径.
主要方法:
- 球形/六角形NaYF4:Yb,ErUCNP (25nm S-UCNP,120nm L-UCNP) 的高温共降合成.
- 使用聚乙烯甘醇 (PEG),聚N,N-二甲基烯胺-co-2-aminoethylacrylamide (P(DMA-AEA) [P(DMA-AEA) ]与alendronate进行表面修饰,以及聚甲基乙醇-co-maleic acid (PMVEMA) 的表面修饰.
- 通过电子显微镜进行细胞内化,通过实时增殖试验进行细胞毒性,通过彗星试验进行氧化损伤,以及对小鼠的体内研究.
主要成果:
- 两种L-和S-UCNP都被rMSCs和C6细胞通过内分泌体内化.
- 在两种细胞类型中,L-UCNP的细胞毒性低于S-UCNP.
- 聚合物涂层影响了细胞活力,S-UCNP@Ale-(PDMA-AEA) 和S-UCNP@Ale-PEG显示出比未涂层的S-UCNP更高的活力.
- 干净的L-UCNP在rMSC中比涂层的L-UCNP引起了更多的氧化损伤;在C6细胞中没有发现显著差异.
- 活体研究表明,L-UCNP通过肝胆道途径排出,L-UCNP@Ale-PEG在96小时内显著消除肝脏.
结论:
- 较大的UCNP (L-UCNP) 显示出降低的毒性和有利的肝胆排泄.
- 用聚合物进行表面修饰,特别是以氨酸终结的P ((DMA-AEA) 和PEG,可以减轻UCNP细胞毒性和氧化应激.
- UCNP的大小和表面化学是决定其生物命运和潜在生物医学应用的安全性的关键因素.
