meget krystallinsk ULD3 nanopartikler er ikke-toksiske for stamceller og kræftceller

abstrakt

tungsteniltsol, der indeholder stærkt krystallinske nanopartikler af orthorhombisk ULD3 og har god sedimenteringsstabilitet, blev syntetiseret ved hjælp af en let, ultralydassisteret teknik. En yderligere sterisk stabilisator, dekstran, blev foreslået for at forbedre stabiliteten af ULD3 nanopartikler i biologiske medier og for at reducere deres in vivo toksicitet. Cytotoksiciteten af dekstran-stabiliserede og ikke-stabiliserede ULD3-Soler blev undersøgt in vitro ved hjælp af cellelinjer (DPS) fra tandpulp og cellelinjer fra brystkræft (MCF-7). Begge solceller viste lav cytotoksicitet og lav genotoksicitet for både stamceller og maligne celler og reducerede kun deres metaboliske aktivitet lidt i det undersøgte koncentrationsområde (fra 0,2 til 200 liter/ml). De opnåede data understøtter mulige theranostiske anvendelser af kolloide opløsninger af tungsten.

1. Indledning

tungsten (eller tungsten(VI) ilt. ULD3 er et halvledermateriale med en båndbreddebredde på 2,5–2,8 eV, der svarer til det synlige spektrumområde. ULD3 nanopartikler og nanokrystallinske tynde film har en bred vifte af applikationer inden for mikroelektronik og Optoelektronik , i smarte vinduer , i farvestofsensibiliseret solcelleteknik , i gasfølende enheder , i kvantepunktbaserede lysemitterende dioder , i katalyse , i fotokatalyse og i fotoelektrocatalyse , herunder vandopdeling , spildevandsrensning og desinfektion .

for nylig har tungsten tiltrukket stor opmærksomhed på grund af dets lovende biomedicinske anvendelser . V3 nanopartikler forbedrer kraftigt synligheden af vævsstrukturer i Røntgenbaserede billeddannelsesteknikker, nemlig computertomografi (CT). Røntgenabsorptionskoefficienten for tungsten (4,438 cm2/kg ved 100 keV) er meget højere end for praktisk CT-kontrastmiddel jod (1,94 cm2/kg ved 100 keV) . Nanopartikler med fotokatalytiske egenskaber er blevet anvendt i fototermiske og fotodynamiske terapier. Nanopartikler fungerer som et stråledosis-intensiverende middel under strålebehandling og kan bruges som et theranostisk middel til samtidig tumor CT-billeddannelse og terapi (trimodal virkning: fototermisk, fotodynamisk og stråling ). Sikkerheds-og faredata på ULD3 er tilgængelige på PubChem .

i kræftteranostiske applikationer skal fotoaktive halvledernanopartikler have to lige vigtige egenskaber: minimal toksicitet i mørke (for normale celler) og maksimal aktivitet ved bestråling (for tumorceller). Begge disse krav kan delvist opfyldes ved at variere partiklernes overfladetilstand og habitus under syntesen.

habitus af tungstenilte nanostrukturer kan let justeres til applikationskravene. På denne måde kan 0D (prikker), 1D (stænger, knurhår og fibre), 2D (plader, film) eller 3d (store partikler, blokke) ULD3 materialer syntetiseres. Der er rapporteret om forskellige typer nanostruktureret tungstenilte, fra enkle, sfæriske nanopartikler til ULD3-baserede aerogelnetværk , kvantepunkter , nanostrukturerede film (inklusive nanoplate-film , nanorod-film , bikagestrukturerede film og mesoporøse film), nanobelter, nanofibre , nanotråde , bundtlignende nanotråde , nanonetværk , hule kugler , makroporøse kugler , kilelignende arkitekturer , nanoroder , nanocuboider , firkantede nanoplater , nanoark , nanoleaves , og urchin-lignende , blomst-lignende , og træ-lignende nanostrukturer , etc.

Der er udviklet flere sofistikerede tilgange til syntese af ULD3 nanostrukturer ved hjælp af damp-, væske-og fastfase (både “våde” og “tørre”) metoder . Dampfasevejen kan realiseres via laserablation , elektronstrålebestråling , ionbombardement eller varmebehandling af tungstenbaserede materialer; disse teknikker anvendes primært til produktion af nanostrukturerede film og inkluderer sådanne processer som forstøvning og termisk fordampning (inklusive fordampning af varmtråd og lysbueudladning og sprøjtepyrolyse ). De vigtigste væskefasemetoder til syntese af ULD3 nanopartikler inkluderer udfældning med syrer , hydro – eller solvotermisk behandling (ved hjælp af vandige , ikke-vandige eller blandede opløsningsmidler), sol-gel-behandling (både i vandige og I ikke-vandige systemer), omvendt mikroemulsion-medierede ruter og blød og hård templering (inklusive elektrodeposition ). Fastfasemetoder er hovedsageligt baseret på to tilgange: tribokemiske og termiske dekomponeringer; sidstnævnte tillader produktion af et rent, overfladeaktivt, godt krystalliseret materiale uden skadelige urenheder. For eksempel nedbrydes ammonium meta – og paratungstate let under opvarmning for at danne tungsten triokse .

det er et velkendt faktum, at de FOTOAKTIVE egenskaber af ULD3 nanopartikler afhænger stærkt af krystalliniteten af dette materiale: stigningen i krystallitstørrelsen forbedrer fotodekompositionshastigheden for organiske materialer og tilsvarende nanopartiklernes fotocytotoksicitet . På den anden side er en stigning i krystallinitet og et fald i hydratiseringsgraden af tungstenilteoverfladen (f. eks., efter opløsningsmiddelfri syntese af ULD3 nanopartikler) bør ledsages af et fald i deres opløselighed og toksicitet, da cytotoksiciteten af ULD3 nanopartikler (inklusive genotoksiske virkninger såsom DNA-beskadigelse og mikronuklei) angiveligt er forårsaget af frie tungstenioner , hvilket kan inducere oksidativ stress og betændelse. I dette papir, vi har forsøgt at afklare disse kontroversielle problemer ved at analysere cytotoksiciteten af den originale overfladeaktive fri vandige ULD3 sol, fremstillet ved faststof termisk nedbrydning af ammoniumparatungstate, efterfulgt af ultralyddispersion af det resulterende produkt i vand. Denne sol indeholder stærkt krystallinske orthorhombiske nanopartikler, som forventes at have lav ionisk opløselighed og toksicitet og høj fotoaktivitet under bestråling. For at øge solens in vivo-stabilitet blev den yderligere modificeret af den ikke-toksiske stabilisator, dekstran. Papiret var således rettet mod den sammenlignende undersøgelse af den mørke cytotoksicitet og metaboliske aktivitet af normale stamceller og maligne celler i nærvær af stabiliserede og ikke-stabiliserede soler af stærkt krystallinsk ULD3. Til toksicitetsundersøgelserne har vi valgt meget krystallinsk enfaset ULD3 for at udelukke andre faktorer, der kan påvirke toksiciteten af nanopartikler.

2. Materialer og metoder

2.1. ULD3 Nanopartiklers syntese og karakterisering

ULD3 vandige Soler blev fremstillet ved anvendelse af en nyligt rapporteret protokol . Kort fortalt blev 3 g ammoniumparatungstate (høj renhed) pulver indført i 10 minutter i en muffeovn forvarmet til 600 liter i luft. Således blev det opnåede ULD3-pulver slukket i luft, afkølet og blandet med 200 mL destilleret vand og ultralydet i et ultralydbad i 6 timer for at opnå en hvidlig gul uklar sol. Solen fik lov til at bosætte sig i yderligere 3 timer og blev opdelt i 2 portioner. Til en af portionerne blev dekstranpulver (høj renhedsgrad, Sigma #31388, 0,162 g) tilsat og fik lov til at opløses under omrøring. Koncentrationen af bestandssol ‘ erne som estimeret ved anvendelse af gravimetrisk analyse var 2 g/L. Røntgenstrålediffraktionsanalyse blev udført ved anvendelse af et Bruker D8 Advance diffraktometer (CuKa-stråling). Scanningselektronmikroskopi (SEM) billeder blev opnået på et Carl Seiss NVision 40 elektronmikroskop ved en accelerationsspænding på 1 kV. Før SEM-og SEM-målinger blev solerne tørret i luft ved 50 liter C natten over. Tidsopløst dynamisk lysspredning (DLS) målinger af ULD3 suspensioners aggregeringsadfærd blev udført ved hjælp af en Fotokor kompleks analysator udstyret med en helium-neon laser (). Alle DLS-målinger blev udført i en spredningsvinkel på 90 liter.

2, 2. Cellekultur

to typer celler blev anvendt i forsøgene: dental pulp stem (DPS) celler og brystkræftcellelinjen MCF-7. Det skal bemærkes, at nylige undersøgelser har vist stor interesse for stamceller til levering af antitumormedicin . DPS-celler blev isoleret fra den tredje molære Kim ekstraheret til ortodontiske indikationer fra en sund, 16-årig patient. MCF – 7 brystkræftcellelinjen blev opnået fra cellebanken ved Institut for Cellebiofysik ved det russiske videnskabsakademi. Cellerne blev ekstraheret med Dmem (PanEko, Rusland) indeholdende 200 U/mL penicillin og 200 liter/mL streptomycin (Life Technologies, USA), med en sprøjte indsat i tandspidsen og yderligere behandlet med 0,25% trypsin og 0,02% EDTA (Life Technologies, USA) i 30 minutter ved 37 liter C. De isolerede celler blev centrifugeret i 2 minutter ved 1500 o/min og resuspenderet til en enkelt celletilstand i et dyrkningsmedium bestående af DMEM / F-12 (1 : 1; Life Technologies) med tilsætning af 10% føtal kalveserum (FCS). Den opnåede opløsning blev overført til 25 mL hætteglas og dyrket i en 5% CO2-atmosfære ved 37 liter C med tilsætning af 10% FCS (HyClone), 100 U/mL penicillin/streptomycin og 2 mM L-glutamin i DMEM (PanEko, Rusland). Når subconfluentcelletilstanden blev opnået, blev de dyrkede celler behandlet med 0,25% EDTA-trypsinopløsning og passeret i 75 cm2 hætteglas i et forhold på 1 : 3. Celler blev dyrket i DMEM / F-12 (PanEko, Rusland) med tilsætning af 10% FCS, 100 U/mL penicillin/streptomycin og 2 mM L-glutamin.

2, 3. MTT-Assay

bestemmelsen af mitokondrie-og cytoplasmatisk dehydrogenaseaktivitet i levende celler blev udført under anvendelse af et MTT-assay baseret på reduktionen af det farveløse tetrasoliumsalt (3–2,5-DIPHENYLTETRASOLIUMBROMID (MTT)). Efter 24 timers celleinkubation med forskellige koncentrationer af ULD3 nanopartikler, 0.5 mg/mL af MTT-reagenset blev indført i brøndene ved at erstatte kulturmediet efterfulgt af et standard MTT-assay.

2, 4. Live / Dead Assay

vurdering af levedygtigheden af de celler, der dyrkes i nærvær af ULD3 nanopartikler, blev udført på et Carl Seiss Aksiovert 200 mikroskop. Et l-7007 levende/død BacLight bakterielt Levedygtighedssæt (Invitrogen) blev anvendt til analysen, som omfattede et Syto 9 fluorescerende farvestof (absorption 420 nm, emission 580 nm) og et propidiumiodid (PI) farvestof (absorption 488 nm, emission 640 nm). Farvestofferne blev tilsat til mediet (1 liter/mL), og pladen blev anbragt i en CO2-inkubator i 15 minutter. Mikrofotografier blev taget efter vask af cellerne med en fosfatbufret saltvand.

2, 5. Mitokondrielt potentiale

mitokondrielt membranpotentiale (MMP) blev bestemt af JC-1 farvestof under anvendelse af fluorescensmikroskopi ifølge standardproceduren . JC-1 akkumuleres i mitokondriemembranen på en potentiel afhængig måde. Det høje potentiale i den indre mitokondriemembran letter dannelsen af farvestofaggregaterne (J-aggregater) med både ophidselse og emission forskudt mod rødt lys (530 nm/590 nm) sammenlignet med det for JC-1-monomerer (485 nm/538 nm) . Celler blev podet i 96-brønds vævskulturplader (Greiner) med en densitet på 5·104 celler/brønd i 100-liter dyrkningsmedium og dyrket i en CO2-inkubator ved 37-liter C i 24, 48 og 72 timer. Cellerne blev præinkuberet med 5 liter JC-1 i HBSS i en CO2-inkubator ved 37 liter C i 30 minutter. Derefter blev cellerne vasket to gange ved hjælp af HBSS og analyseret ved hjælp af et 200 m inverteret fluorescensmikroskop (Seiss, Tyskland) ved 200 gange forstørrelse. Resultaterne vises som et forhold mellem fluorescens målt ved 530 nm/590 nm (aggregater) og det, der måles ved 485 nm / 538 nm (monomerer).

2, 6. Fluorescerende farvning af cellekerner med Hoechst 33342 farvestof

celler blev dyrket i 96-brøndsplader som beskrevet ovenfor. Efter 24, 48 og 72 timers dyrkning med ULD3 nanopartikler blev cellerne vasket med HBSS inden 20 min farvning med Hoechst 33342 (1 mg/mL). Billeder af farvede celler blev fanget ved fluorescensmikroskopi, og procentdelen af apoptose blev beregnet ved at tælle (der var >600 celler pr.

2, 7. Statistisk analyse

eksperimenterne blev udført i 3-4 replikater, og analytiske bestemmelser for hver prøve blev udført i to eksemplarer. Resultaterne af forsøgene blev sammenlignet med kontroleksperimentet. Metoder til variationsstatistik blev anvendt til at estimere pålideligheden af resultaterne. For at vurdere den statistiske signifikans blev Mann-Hvidney-testen anvendt (). De opnåede data blev behandlet ved hjælp af Microsoft 2007.

3. Resultater og diskussion

ULD3 Soler, både ikke-stabiliseret og stabiliseret af dekstran, viste meget god sedimenteringsstabilitet. Efter 7 dages opbevaring oversteg volumenfraktionen af klar væske ikke 7% (tabel S1, supplerende oplysninger). Ifølge røntgenpulverdiffraktionsdata(Figur 1 (A)) var de opnåede Soler sammensat af højkrystallinsk orthorhombisk tungstentriokse (3) med en partikelstørrelse på, som beregnet ved anvendelse af en fuldprofilanalyse af røntgendiffraktionsmønstre. Sem-billeder(Figur 1 (b)) var i god overensstemmelse med dataene og viste, at ultralydbehandling resulterede i fuldstændig opløsning af ULD3-aggregater med dannelsen af fritstående partikler.

(a)

(a)

(a)
(b)

figur 1

sem-billedet(a) og røntgendiffraktionsmønsteret(b) af uld3 nanopartikler.

resultaterne af DLS-undersøgelsen viser, at den hydrodynamiske diameter af ikke-stabiliserede partikler var omkring 54 nm (radius 27 nm); for dekstran-stabiliserede nanopartikler blev denne værdi fordoblet (figur 2).

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c)

Figure 2

The sedimentation stability (a) and particle size distribution (b) of dextran-stabilized and nonstabilized WO3 sols. A possible scheme for doubling the particle size by dextran chains (c).

til cytotoksicitetsanalysen af ULD3 nanopartikler blev to typer humane cellekulturer valgt: normal (stamme), isoleret fra pulpen af en sund donortand og transformeret, isoleret fra en brysttumor. Dette valg blev taget under hensyntagen til deres forskellige metaboliske aktivitet, morfologi og proliferativ aktivitet. Fra resultaterne af MTT-testen ses det tydeligt, at MCF-7-celler (figur 3(a)) spredte sig meget hurtigere end DPS-celler (figur 3(b)). Analysen af den metaboliske aktivitet af MCF – 7–og DPS-celler ved anvendelse af MTT-testen efter inkubation med ULD3 nanopartikler ved alle de testede koncentrationer (0,2-200 liter/mL) afslørede ingen signifikant forskel med kontrolgruppen for begge typer cellekultur. Differentialanalysen af forholdet mellem levende / døde celler (figur 4) efter inkubation med ULD3 nanopartikler afslørede heller ikke signifikante forskelle med kontrolgruppen. Morfologiske træk ved DPS-celler efter inkubation med ULD3 nanopartikler forblev uændrede; celler bevarede egenskaberne ved fibroblastlignende cellekulturer, herunder effektiv vedhæftning, spredning og migration ved forkantskemaet. MCF – 7-celler bevarede også deres oprindelige morfologi og aktivitet efter inkubation med ULD3 nanopartikler, hvilket yderligere bekræftede fraværet af en toksisk virkning.

(a)

(a))

(a)
(b)

figur 3

efter 24 timers inkubation med uld3 nanopartikler. (a) MCF-7 cellelinie og (b) DPS celler. Data præsenteres som den (yer liter);. Celler blev belagt i 96-brøndsplader og efterladt natten over. Derefter blev der tilsat 3 nanopartikler (0,2–200 liter/mL), og efter 24 timer blev der udført en standard MTT-test.

figur 4

mikrofotografier af DPS og MCF-7 celler efter 24 timers inkubation med ULD3 nanopartikler (0,2–200/ml). Celler blev belagt i 96-brøndsplader og efterladt natten over. Derefter blev der tilsat ULD3 nanopartikler (0,2–200 liter/mL), og efter 24 timer blev cellerne farvet med et l-7007 levende/dødt kit.

Iltningsspænding er den vigtigste mekanisme for den cytotoksiske virkning for de metalbaserede nanomaterialer . Udviklingen af oksidativ stress kan være forbundet med en forstyrrelse i mitokondriemetabolismen, hvilket fører til en stigning i det intracellulære ROS-niveau . Det er også velkendt, at nanokrystallinsk tungsten er i stand til at generere ROS i biologiske medier via Haber-Vaiss-reaktionen . I denne henseende studerede vi mitokondriemembranpotentialet (MMP) efter inkubation af cellerne med ULD3 nanopartikler (figur 5). Den kvantitative analyse af mikrografer afslørede et lille fald i MMP på en dosisafhængig måde. Dette fald antyder, at ULD3 nanopartikler stadig havde en vis effekt på cellemetabolismen, men forårsagede ikke celledød ifølge LIVE/DEAD assay.

(a)

(a)

(a)
(b)

figur 5

effekten af uld3 NPS på mitokondriemembranpotentialet(MMP) i DPS og MCF-7 celler efter 24 timers inkubation med uld3 nanopartikler(0,2–200 liter/ml). Celler blev belagt i 96-brøndsplader og efterladt natten over. Derefter blev der tilsat ULD3 nanopartikler (0,2-200 liter/mL), og efter 24 timer blev cellerne farvet med JC-1 farvestof.

dernæst udførte vi en morfologisk analyse af cellekernerne ved inkubation med ULD3 nanopartikler for at detektere mulige tegn på genotoksicitet (figur 6). Der blev ikke observeret synlige ændringer i det nukleare apparat i hverken normale eller maligne celler i hele koncentrationsområdet for ULD3 nanopartikler. Ikke desto mindre bør der udføres en mere detaljeret undersøgelse for at bekræfte fraværet af genotoksicitet (for eksempel comet assay).

figur 6

effekten af ULD3 nanopartikler på nukleinmorfologien af DPS og MCF-7 celler. Celler blev inkuberet med ULD3 NPs (0,2-200 liter/mL) og blev efter 24 timer farvet med Hoechst 33342 farvestof for at detektere apoptotisk morfologi.

det kan således konkluderes, at ULD3 nanopartikler ikke udøvede kortvarige (efter 24 timer) toksiske virkninger i MCF-7-og DPS-celler, skønt det er værd at bemærke, at kun de kortvarige virkninger af ULD3 nanopartikler på humane celler blev undersøgt, mens de langsigtede virkninger af ULD3 nanopartikeleksponering stadig skal undersøges, herunder langvarige cyto -, geno-og embryotoksicitetsundersøgelser.

4. Diskussion

som regel viser tungstenilte nanopartikler lav cytotoksicitet og er relativt sikre in vitro i koncentrationsområdet på op til 1000 liter mL–1. For eksempel viste ULD3 nanopartikler fremstillet ved den elektriske lysbueudladningsmetode i deioniseret vand og belagt med tværbundet chitosan ingen signifikant cytotoksicitet ved koncentrationer op til 5000 kg/mL efter 24 timers inkubation. På samme måde blev peg-Poly-Lars-caprolacton indkapslet nanopartikler (gennemsnitlig diameter 108 nm, hydrodynamisk diameter 152 nm) syntetiseret ved termisk nedbrydning af en tungstenforløber (Vcl6) i et polært ikke-vandigt opløsningsmiddel (diethylenglycol) og modificeret ved anvendelse af en blokcopolymer . MTT-cytotoksicitetsanalysen på HeLa-celler viste, at opnåede nanopartikler udøvede en ubetydelig cytotoksisk virkning inden for koncentrationsområdet 0,1–5000 liter/mL efter 24 timers inkubation. Den samme protokol blev anvendt til syntese af polyacrylsyredækkede nanopartikler af Tungsten, som også udøvede en ubetydelig cytotoksisk virkning på den humane alveolære basalepitelcellelinie a549 inden for koncentrationsområdet 50-1000 liter/mL efter 24 timers inkubation . To-dimensionelle ULD3 nanoplateletter med størrelser fra 30 til 100 nm og en tykkelse på omkring 5-10 nm blev syntetiseret ved termisk nedbrydning af Vcl6 i et ikke-polært opløsningsmiddel og belagt med et poly-Kurt-caprolactonlag . Cytotoksicitetsanalyserne på hela-cellelinjen viste en LD50-værdi på omkring 0.01 M (ca. 2300 liter mL-1) og fravær af toksicitet for koncentrationer op til 0,001 m (ca.230 liter/mL). Toksicitetsprofiler for ubelagte og coatede nanopartikler in vitro var meget ens, hvilket indikerer, at polymeren ikke påvirkede den iboende cytotoksicitet af ULD3. Tværtimod viste suspensioner af ubelagte partikler sig at være ekstremt giftige in vivo, hvilket førte til musedød inden for få sekunder. Chinde et al. undersøgte toksicitetsmekanismerne for forskellige koncentrationer (0-300 liter/mL) af ULD3 nano – og mikropartikler i humane lungecarcinom (a549) celler . Mikropartiklerne var ugiftige i hele det undersøgte koncentrationsinterval, mens nanopartiklerne kun var ugiftige i koncentrationsområdet på op til 100 liter/mL. ULD3-koncentrationen på 200 og 300 liter/mL efter 24 timers eksponering førte til en signifikant stigning i procentdelen af hale-DNA, mikronukleusdannelse og iboende apoptotisk celledød. Et al. med en længde på og en diameter på ved en facile termisk nedbrydning, derefter modificeret dem med metoksypoly (ethylenglycol) (PEG) carboksyl syre via ligand udveksling . I henhold til MTT-cellelevabilitetsanalysen (human epithelial cervical cancer cellelinie HeLa og normal musefibroblastcellelinie L929) havde disse nanopartikler ingen cytotoksicitet i mørke (uden bestråling) i koncentrationsområdet op til 125 liter/mL efter 4 H inkubation. Her demonstrerede vi, at vores nye, lette og skalerbare tilgang til syntesen af nanokrystallinsk ULD3 muliggør fremstilling af stabile ULD3 Soler indeholdende stærkt krystallinske nanopartikler, hvilket sikrer deres lave cytotoksicitet og giver dem udsigt til biomedicinske anvendelser.

faktisk er stabiliteten af ULD3 Soler en vigtig forudsætning for deres biomedicinske anvendelse, da uldne nanopartikler generelt på grund af den høje tæthed af Tungsten (7,16 g / cm3) udfældes let. De intermolekylære tiltrækningskræfter (f .eks. Stabiliteten af kolloide opløsninger afhænger af afstødningen mellem nanopartikler; der er to hovedmekanismer for sådan afstødning: elektrostatisk og sterisk . Førstnævnte er resultatet af elektrisk dobbeltlagsdannelse omkring nanopartiklerne på grund af ladningsseparation. Når to nanopartikler nærmer sig hinanden, overlapper deres dobbelte lag, opstår der stærk afstødning . Denne mekanisme er dominerende i svage elektrolytter; tykkelsen af dobbeltlaget falder drastisk ved højere ionkoncentration, nanopartikler nærmer sig meget tættere, og tiltrækning finder sted. Da de biologiske væsker er stærke elektrolytter, der indeholder mange komponenter, kan dette forårsage ustabilitet af soler og aggregering af partikler . Derfor bør den anden steriske stabiliseringsmekanisme fortrinsvis anvendes til biomedicinsk kolloid systemteknik . Her opnås afstødning ved adsorberede store organiske molekyler (uladede nonioniske overfladeaktive stoffer eller polymerer), der danner det beskyttende lag på overfladen af nanopartikler, hvilket forhindrer deres kollision på grund af den energisk ugunstige interaktion mellem hydratiserede kæder (når den steriske stabilisator har god hydrofilicitet) . En lignende tilgang blev brugt af jou et al. at ændre nanopartikler med metoksypoly (ethylenglycol) for at tilvejebringe deres gode vanddispergerbarhed og biokompatibilitet.

generelt er der i fortyndede elektrolytter ingen forskelle i egenskaberne af soler stabiliseret via de to mekanismer, men deres adfærd ændrer sig drastisk i biologiske medier . Det er et velkendt faktum, at ULD3 nanopartikler uden steriske stabilisatorer (kun elektrostatisk stabilisering) er meget giftige in vivo, sandsynligvis på grund af partiklernes aggregering i blodkar og kapillærer . På trods af at stabilisatoren (dekstran) har ringe effekt på toksiciteten af Tungsten-nanopartikler in vitro, er dekstran-stabiliseret sol mere lovende til yderligere in vivo-applikationer, f.eks.

5. Konklusioner

stærkt krystallinsk orthorhombisk tungstenilte nanopartikler blev syntetiseret ved ammonium paratungstate termisk nedbrydning, og en meget stabil vandig sol blev fremstillet ved deres ultralydbehandling. 3 nanopartikler viste sig at være ugiftige for DPS stamceller og MCF-7 brystkræftceller; de forårsagede ikke celledød i det undersøgte koncentrationsområde (fra 0,2 til 200 liter/mL) og reducerede kun cellernes metaboliske aktivitet lidt. En ikke-toksisk sterisk stabilisator (dekstran) blev foreslået til yderligere in vivo administration af ULD3 nanopartikler. Den lave toksicitet af dekstran-stabiliseret ULD3 sol til normal (stamme) og maligne celler gør dette præparat til en mulig kandidat til biomedicinske anvendelser, herunder røntgenbilleddannelse.

datatilgængelighed

alle data, der bruges til at understøtte resultaterne af denne undersøgelse, er inkluderet i artiklen og den supplerende informationsfil.

interessekonflikter

forfatterne erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikt med hensyn til offentliggørelsen af dette papir.

anerkendelser

denne forskning er blevet støttet af det russiske Videnskabsfond (projekt 18-73-10150).

supplerende materialer

tabel S1: sedimentationsstabilitet af stabiliserede og ikke-stabiliserede ULD3 Soler efter 26 dages opbevaring. (Supplerende Materialer)