Neuartige biokompatible Au-Nanostars@PEG-Nanopartikel für die In-vivo-CT-Bildgebung und renale Clearance-Eigenschaften

Hintergrund

Das letzte Jahrzehnt war Zeuge einer rasanten Entwicklung von Nanopartikeln in der Nanobiotechnologie aufgrund ihrer vielfältigen Bestandteile und ihrer großen Oberfläche [1, 2]. Unter diesen Nanopartikeln findet Au aufgrund seiner ausgezeichneten Biokompatibilität und Affinität im biomedizinischen Bereich breite Anwendung [3, 4]. In den letzten Jahren wurden Au-Nanopartikel aufgrund ihrer größeren Ordnungszahl, ihres Edelmetalls und ihrer chemischen Inertheit sowie ihrer nicht einfachen Reaktion auf Proteine ​​in der Körperreaktion weit verbreitet in der CT-Bildgebung verwendet [5,6,7].

Die CT-Bildgebung ist ein nichtinvasives klinisches Diagnosewerkzeug durch unterschiedliche Dichte und Dicke unterschiedlicher Gewebe oder Organe des Röntgengenerators in unterschiedlichem Ausmaß Dämpfung, um unterschiedliche Gewebe- oder Organverteilungen des Graustufenbildkontrastes zu bilden und damit die relative Lage von die Läsion und die Größe der Formänderung [8,9,10,11]. Derzeit enthält die klinische Anwendung von CT-Kontrastmitteln hauptsächlich Jodverbindungen, die ein kleines Molekül sind, einschließlich organisches Jod und anorganische niedermolekulare Jodverbindungen, wie Diaztrizoat (Diatrizoesäure (DTA)) und Iohexol (Omnipaque) [12]. Die Wirkung von jodhaltigen Verbindungen zur Entfernung von Kontrastmitteln auf Basis von niedermolekularem Jod erfordert jedoch nur eine sehr kurze Bildgebungszeit und weist keine geringe Nierentoxizität auf [13, 14]. In der klinischen Praxis ist eine Verschlechterung der Nierenfunktion eine Komplikation jodhaltiger Röntgenkontrastmittel [15]. Daher bietet die Entwicklung von Nanomaterialien neue Ideen und Methoden zur Lösung dieser Probleme. Jüngste Studien haben auch bestätigt, dass CT-Kontrastmittel auf Nanopartikelbasis die Bildgebungszeit effektiv verlängern, die Nierentoxizität abschwächen und eine bessere Röntgendämpfung aufweisen können als jodbasierte Kontrastmittel, wie z CT-Kontrastmittel haben die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen [16,17,18]. Dendrimer-Nanoplattform nicht nur als modifiziertes kleines Molekül jodierter Kontrastmittel, sondern auch als Template-Paket und Stabilität verschiedener anorganischer Nanopartikel, verbessert die Blutzirkulationszeit des Kontrastmittels, was es für die CT-Bildgebung verbessert [19].

In dieser Studie haben wir die PEG-funktionalisierten Au-Nanostar-Nanopartikel (AuNS@PEG) hergestellt; Aufgrund der größeren Oberfläche im Vergleich zu normalen Au-Nanopartikeln gleicher Größe könnte Au-Nanostar die CT-Bildgebung erheblich verbessern. Nach der Funktionalisierung mit PEG könnten Au-Nanostar-Nanopartikel ihre biokompatiblen und renalen Clearance-Eigenschaften verbessern. Verschiedene Methoden, darunter TEM, EDX, XPS, MTT und Durchflusszytometrie, wurden verwendet, um die Eigenschaften und die Biokompatibilität von AuNS@PEG-Nanopartikeln zu bestimmen. Darüber hinaus wurden histologische Analysen und hämatologische Studien für Tests zur Toxizität von AuNS@PEG-Nanopartikeln in vivo verwendet, und die Ergebnisse bestätigten die gute Biokompatibilität von AuNS@PEG-Nanopartikeln. Darüber hinaus zeigten In-vitro- und In-vivo-CT-Bildgebungsexperimente auch die hervorragenden CT-Bildgebungsfähigkeiten von AuNS@PEG-Nanopartikeln. Alle diese Ergebnisse zeigten, dass das synthetisierte Kontrastmittel AuNS@PEG-Nanopartikel als großer potenzieller Kandidat für die CT-Bildgebung weit verbreitet sein könnte und gute renale Clearance-Eigenschaften aufwies.

Methoden

Alle Versuchsprotokolle, einschließlich aller relevanten Details, wurden von der regionalen Ethikkommission der Jinzhou Medical University, Provinz Liaoning, China, genehmigt.

Materialien und Instrumente

Alle Chemikalien wurden von Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) bezogen und, sofern nicht anders angegeben, direkt verwendet.

Synthetisierte Nanopartikel wurden durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) unter Verwendung einer 200-kV-Beschleunigungsspannung (Tecnai G2 Twin, FEI, Hillsboro, OR) charakterisiert. Die TEM-Probe wurde durch Trocknen verdünnter Nanopartikellösungen auf einem formvar/kohlenstoffbeschichteten Kupfergitter hergestellt. Die Proben wurden hergestellt, indem man einen Tropfen einer verdünnten kolloidalen Lösung auf ein Kohlenstoffgitter aufbrachte und die Flüssigkeit bei Raumtemperatur an der Luft trocknen ließ. UV-Vis-Adsorptionsspektren wurden auf einem Shimadzu UV-2450 UV/Vis/NIR-Spektrophotometer aufgezeichnet. Die Messung der dynamischen Lichtstreuung (DLS) wurde auf einem Malvern Zetasizer NANO ZS bei 25 °C durchgeführt.

Synthese von Au Nanostars/PEG (AuNS@PEG) Nanopartikeln

Au-Nanosterne (Au NS) wurden gemäß einem früheren Bericht [20, 21, 22] mit einigen geringfügigen Anpassungen über die Methode des keimvermittelten Wachstums synthetisiert. Typischerweise wurden Au-Keime, die mit einem Durchmesser von 10 nm gebildet wurden, durch die chemische Reduktion von HAuCl₄ . synthetisiert nach vorherigem Bericht [23]; 6 ml HAuCl₄ Lösung (w /v 1%) wurde zu 140 ml Reinstwasser gegeben und unter Rühren zum Sieden erhitzt. Dann wurden 0,75 ml Oleylamin schnell injiziert und die resultierende Mischung wurde weitere 2 h gekocht. Das Au-Kolloid wurde natürlich auf Raumtemperatur abgekühlt; Das Kolloid wurde mit 60 ml Cyclohexan versetzt und die Lösung 1 h magnetisch gerührt. Anschließend wurden 1,5 ml NaOH (4 M) in die Mischung injiziert, während weitere 30 Minuten kräftig gerührt wurde. Die Mischung wurde hierarchisch belassen. Der in der oberen Schicht enthaltene Au-Nanokeim wurde durch Zugabe von Ethanol ausgefällt. Die Niederschläge wurden noch einmal abwechselnd mit Ethanol und Wasser gereinigt und in Wasser dispergiert.

Au-Nanosterne mit einem Durchmesser von etwa 50 nm wurden nach früheren Arbeiten durch schnelles und gleichzeitiges Mischen von AgNO₃ . synthetisiert (1 ml, 3 mM) und Ascorbinsäure (500 μl, 0,1 M) mit 100 ml einer Lösung mit 0,25 mM HAuCl₄ , 1 mM HCl und 1,5 ml der Goldnanosphären-Keime. Dann wurde das thiolierte Polyethylenglycol (PEG, 6 kDa)-Polymer in großem Überschuss zugegeben, um die Nanopartikeloberfläche zu passivieren. Die Mischungslösung wurde 24 h lang kontinuierlich gerührt, dann wurden die erhaltenen AuNS@PEG-Nanopartikel durch 3 Zentrifugations-/Redispergierungszyklen in Wasser gesammelt. Die gebildeten AuNS@PEG-Nanopartikel wurden zur weiteren Verwendung in Wasser redispergiert.

Zellkultur und AuNS@PEG-Nanopartikel-Exposition

Neurogliazellen wurden aus Rückenmarksgeweben von Ratten gesammelt. Die Zellen wurden in Dulbecco modifiziertem Eagle-Medium (DMEM) (Gibco, USA), ergänzt mit 10 % fötalem Rinderserum, 100 E pro ml Penicillin und 100 µg pro ml Streptomycin bei 37 °C in einem befeuchteten Inkubator mit 5 % CO<. kultiviert sub>2 . Die Zellen wurden in Kulturplatten ausgesät, gefolgt von einer 2-stündigen Exposition gegenüber AuNS@PEG-Nanopartikeln bei bestimmten Konzentrationen (50, 100, 200, 500 und 1000 ppm). Als Kontrollgruppe wurde DMEM ohne AuNS@PEG-Nanopartikel verwendet.

Tiere und Behandlung

Diese Arbeit wurde in strikter Übereinstimmung mit den Empfehlungen des Leitfadens für die Pflege und Verwendung von Labortieren der National Institutes of Health durchgeführt. Das Protokoll wurde vom Committee on the Ethics of Animal Experiments of the Jinzhou Medical University (Genehmigungsnummer:LMU-2013-368), China, genehmigt. Männliche Sprague-Dawley-Ratten (180–200 g) wurden vom Animal Center der Jinzhou Medical University gekauft (Lizenznummer:SCXK 2009-0004). Alle Ratten wurden in einem temperaturkontrollierten Raum (25,0 ± 0,2 °C) in einem spezifischen Pathogen-freien Labor mit einer 12-h/12-h-Licht-/Dunkel-Photoperiode und 50 % Luftfeuchtigkeit gefüttert. Den Ratten wurde freier Zugang zu Futter und Wasser gewährt.

Humane Endpunkte werden gewählt, um die Schmerzen oder Leiden der Versuchstiere durch Euthanasie zu minimieren oder zu beenden, einschließlich inhalativer Mittel, nicht inhalativer pharmazeutischer Mittel und physikalischer Methoden, anstatt als Endpunkt auf ihren Tod zu warten. In dieser Arbeit wurden Ratten in zwei Gruppen eingeteilt:(1) Kontrolle:Ratten wurden durch intraperitoneale Injektion von Chloralhydratlösung (10 Gew.-%) anästhesiert und dann wurden 800 μl phosphatgepufferter Kochsalzlösung über die Schwanzvene injiziert. (2) Test:Ratten wurden durch intraperitoneale Injektion von Chloralhydratlösung (10 Gew.-%) anästhesiert, und dann wurden 800 μl AuNS@PEG-Nanopartikellösung (200 μg/ml) über die Schwanzvene injiziert. Für die H&E-Studie wurden die Ratten durch zervikale Dislokation ohne vorherige Anästhesie getötet, und ihre Herzen, Lebern, Nieren, Milz und Därme wurden sofort seziert, bei - 80 °C gelagert und bis auf weiteres in Isopentan auf Trockeneis schockgefroren verarbeitet.

Zelllebensfähigkeitstest

Neurogliazellen der logarithmischen Phase wurden auf einer 96-Well-Platte mit 1 × 10 ⁴ . ausgesät Zellen pro Vertiefung in 100 μl Zellsuspension. Den umliegenden Vertiefungen wurde phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) zugesetzt. Die Platte wurde bei 37 °C und 5 % CO₂ . inkubiert für 24 h, damit die Zellen anhaften können. Die Zellen wurden dann vier Gruppen zugeteilt:Zellen in der Kontrollgruppe wurden in DMEM inkubiert, das 10 % fötales Rinderserum enthielt; in der AuNS@PEG-Nanopartikelgruppe wurden 0, 25, 50, 100, 200, 500 oder 1000 ppm AuNS@PEG-Nanopartikel dem Kulturmedium zugesetzt; Zellen wurden 24 h später unter einem invertierten Phasenkontrastmikroskop (Leica, Heidelberger, Deutschland) beobachtet. Anschließend wurden 4 h lang 20 μl MTT (Sigma, St. Louis, MO, USA) in jede Vertiefung gegeben. Das Medium wurde entfernt und die Zellen wurden mit 150 μl Dimethylsulfoxid 10 min bei 37 °C inkubiert. Die Werte der optischen Dichte (OD) wurden bei 490 nm mit einem Mikroplatten-Lesegerät (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) gemessen.

Durchflusszytometrie

Die Zellen wurden 24 h in Platten mit 6 Vertiefungen inkubiert, dann gruppiert und wie oben beschrieben behandelt. Eine Einzelzellsuspension wurde unter Verwendung von Trypsin hergestellt und bei 300g . zentrifugiert für 3 min. Nach der Entfernung des Überstands wurden die Zellen zweimal mit vorgekühltem PBS gewaschen und in 1 ml Annexin V (Tianjin Sungene Biotech Co, Ltd., Tianjin, China) 10 Minuten lang zentrifugiert. Zellen wurden auf 10 ⁵ . angepasst /ml. Die Zellsuspension wurde zentrifugiert und dreimal mit PBS gewaschen. Proben (100 μl) wurden mit 5 μl Annexin V-APC (Tianjin Sungene Biotech Co., Ltd.) und 7-AAD (Tianjin Sungene Biotech Co., Ltd.) in Eppendorf-Röhrchen gegeben und gemischt. Das Volumen wurde mit PBS auf 500 μl aufgefüllt und die Röhrchen wurden 15 min im Dunkeln bei Raumtemperatur inkubiert. Die Apoptose wurde durch Durchflusszytometrie (BD FACSCanto II, BD Becton Dickinson, San Jose, CA, USA) quantifiziert. Die Zellapoptoserate wurde wie folgt berechnet:Anzahl apoptotischer Zellen/Gesamtzahl der Zellen × 100 %.

CT-Bildgebung

Die CT-Bildgebung wurde unter Verwendung eines 128-Zeilen-64-Slice-Spiral-CT von General Electric Company (GE) erfasst. Die Bildgebungsparameter waren wie folgt:Die Schichtdicke beträgt 0,625; Medium sind Nacktmäuse; Röhrenenergie, kvp, beträgt 120 μA und 100 mA; CTDIVOL beträgt 6,53 mGy; und der Radius beträgt 4,8 cm. Alle Tiere wurden von kranial nach kaudal vom unteren Brustkorb bis zum Becken gescannt. CT-Daten wurden durch Bilder und Nachbehandlung analysiert.

Histologische Analyse

Die Organe wurden entnommen und in 4 % Paraformaldehyd fixiert, dann alle 2 Tage mit 30 %iger Paraformaldehyd-Saccharoselösung, geschnitten und mit Hämatoxylin und Eosin (H&E) zur histologischen Untersuchung mit Standardtechniken gefärbt. Die Schnitte wurden unter einem inversen Phasenkontrastmikroskop untersucht.

Bewertung der Nierenfunktion

Biochemische Analysegeräte (Medizinische Universität Jinzhou) wurden verwendet, um BUN, Crea, β₂ . zu bewerten -MG und CO₂ im Blut. Die Nierenfunktion wurde anhand der Veränderungen der Serumspiegel von BUN, Crea, β₂ . bewertet -MG und CO₂ vor und nach Injektion von AuNS@PEG-Nanopartikeln bei Ratten.

Statistische Analyse

Die Daten wurden als Mittelwert ± SD ausgedrückt und mit der Software GraphPad Prism 5.0 (GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA) und SPSS analysiert. Die Gruppen wurden unter Verwendung einer Einweg-Varianzanalyse und des Tests der geringsten signifikanten Differenz verglichen. P < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

Ergebnisse und Diskussion

Synthese und Charakterisierung der AuNS@PEG-Nanopartikel

Nanomaterialien dringen in den menschlichen Körper ein und übernehmen die Rolle des Nachweises. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Nanopartikel werden zunächst berücksichtigt, bevor sie in das Kreislaufsystem gelangen [24, 25]. Wie wir wissen, gibt es zwei Schlüsselfaktoren bei der Entwicklung von Hochleistungs-Nanosonden für die In-vivo-CT-Bildgebung und die renalen Clearance-Eigenschaften. Eine ist die weitere Oberflächenfunktionalisierung; das andere ist die Größenkontrolle.

Eine groß angelegte Transmissionselektronenmikroskopie(TEM)-Aufnahme (Abb. 1a) wurde verwendet, um die Struktur von AuNS@PEG-Nanopartikeln zu bestätigen, die offensichtlich zeigte, dass die sternförmigen AuNS@PEG-Nanopartikel hergestellt wurden, und diese Nanopartikel hatten die idealen Größen um 50 nm mit hoher Gleichmäßigkeit. Dann beweisen die Elemente von Au, die im energiedispersiven Röntgenspektrum (EDX) von AuNS@PEG-Nanopartikeln gefunden werden, auch die Herstellung von Au-Nanostern (Abb. 1c). Darüber hinaus wurde die Zusammensetzung auf der Oberfläche der AuNS@PEG-Nanopartikel weiter durch XPS-Spektren charakterisiert, und die von Au-Nanosternen und PEG abgeleiteten Au4f, C1s und O1s wurden in Abb. 1b deutlich gezeigt, die auch die Bildung von AuNS . bestätigen @PEG-Nanopartikel.

Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen von AuNS@PEG-Nanopartikeln (a ), XPS (b ) und EDX (c ) der AuNS@PEG-Nanopartikel

Die oben genannten Eigenschaften demonstrierten die erfolgreiche Synthese von AuNS@PEG-Nanopartikeln.

CT Wert der AuNS@PEG-Nanopartikel

Au-Nanopartikel werden aufgrund ihrer besseren Röntgendämpfungseigenschaft als herkömmliche kleinmolekulare CT-Kontrastmittel auf Jodbasis häufig als CT-Kontrastmittel verwendet. Jod (Z = 53) ist seit jeher das Atom der ersten Wahl im Bereich der CT-Bildgebung. Um die Machbarkeit von AuNS@PEG-Nanopartikeln für die Röntgen-Computertomographie zu beurteilen, haben wir die CT-Werte (Hounsfield-Einheiten, HU) gemessen. Abbildung 2a zeigt, dass die AuNS@PEG-Nanopartikel im Vergleich zu Jod und DI-Wasser bei gleicher Konzentration einen höheren CT-Wert aufweisen. Mit zunehmender Konzentration der AuNS@PEG-Nanopartikel nahm auch die CT-Bildintensität mit helleren Bildern kontinuierlich zu. Durch Auftragen des CT-Werts (in HU) des AuNS@PEG als Funktion der Konzentration (Abb. 2b) konnten wir eine lineare Abschwächung des CT-Werts von AuNS@PEG-Nanopartikeln bei den unterschiedlichen Konzentrationen feststellen. Diese Ergebnisse zeigen, dass AuNS@PEG-Nanopartikel ideale Kandidaten für eine positive CT-Bildgebungs-Nanosonde sind.

Die Röntgendämpfungsintensität der AuNS@PEG-Nanopartikel als Funktion der Au-Konzentration (a ) und CT-Bild der AuNS@PEG-Nanopartikel unter verschiedenen Konzentrationen (Iodhydrin, 1000, 500, 250, 125, 62,5, 31,75, 15,625 bzw. 7,8125 ppm) (b )

Zytotoxizitäts-Assay

Es war von entscheidender Bedeutung, die Biokompatibilität von AuNS@PEG-Nanopartikeln in vitro zu untersuchen, bevor sie in der CT-Bildgebung in vivo als Kontrastmittel verwendet wurden. Ein MTT-Assay wurde durchgeführt, um ihre Zytotoxizität auf Neurogliazellen zu bewerten. Nach Inkubation mit AuNS@PEG-Nanopartikeln in verschiedenen Konzentrationen (25, 50, 100, 200, 500 bzw. 1000 ppm) für 24 h wurde ein MTT-Viabilitätstest von Neurogliazellen durchgeführt. Es konnte festgestellt werden, dass die Lebensfähigkeit der Zellen nach Behandlung mit AuNS@PEG-Nanopartikeln im untersuchten Konzentrationsbereich der Kontrolle recht ähnlich ist, was eindeutig darauf hindeutet, dass die gebildeten AuNS@PEG-Nanopartikel bei einer Konzentration von bis zu 200 ppm . eine gute Zytokompatibilität aufweisen . Selbst bei einer relativ hohen Dosis an Nanopartikeln (1000 ppm) blieb die Zelllebensfähigkeit immer noch über 90 % (Abb. 3a).

Zelllebensfähigkeit von Neuroglia, inkubiert mit unterschiedlichen Konzentrationen von AuNS@PEG-Nanopartikeln für 24 h (a ); die durch AuNS@PEG-Nanopartikel induzierte Apoptose von Zellen wird durch Durchflusszytometrie gezeigt:Kontrolle (bi ), 25 ppm (ii ), 50 ppm (iii ), 100 ppm (iv ), 200 ppm (v ), 500 ppm (vi ) und 1000 ppm (vii )

Die Zytokompatibilität der AuNS@PEG-Nanopartikel wurde außerdem durch eine durchflusszytometrische Analyse der Zellen bestätigt, die mit den AuNS@PEG-Nanopartikeln in verschiedenen Konzentrationen 2 h lang behandelt wurden. Bei der durchflusszytometrischen Analyse wurden die Zellen nach Behandlung mit PBS- und AuNS@PEG-Nanopartikeln mit Annexin V-APC und 7-AAD gefärbt. Als Kontrolle wurden mit PBS ohne Färbung behandelte Neurogliazellen verwendet (Fig. 3bi). Es war zu sehen, dass Zellen mit den AuNS@PEG-Nanopartikeln in Konzentrationen von 25, 50, 100, 200, 500 bzw. 1000 ppm behandelt wurden (Abb. 3bi–vii). Zusammen mit den Ergebnissen des MTT-Assays zeigten unsere Ergebnisse, dass die AuNS@PEG-Nanopartikel eine gute Zytokompatibilität aufweisen und es keine offensichtliche Veränderung der Zellmorphologie nach der Behandlung mit den AuNS@PEG-Nanopartikeln gab, was mit den MTT-Daten übereinstimmte.

In-vivo-CT-Bildgebung und Bioverteilung

Ermutigt durch ihre hohe CT-Kontrastleistung im In-vitro-Experiment haben wir die Machbarkeit von AuNS@PEG-Nanopartikeln als CT-Kontrastmittel in vivo weiter bestätigt. AuNS@PEG-Nanopartikel (200 ppm) wurden intravenös in die Schwanzvenen der Ratte injiziert. Eine solche Dosis der AuNS@PEG-Nanopartikel wurde aufgrund der Ergebnisse der geringen Toxizität und des Apoptose-Prozentsatzes von MTT und Durchflusszytometrie und der hohen Sensitivität von CT gewählt. Die CT-Bildgebung der wichtigen Organregionen wurde vor der Schwanzveneninjektion und zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Schwanzveneninjektion aufgenommen (Abb. 4). Unsere Studie zielt darauf ab, die Kapazität der CT-Bildgebung und die renale Clearance zu testen. Wir betonen also die Veränderung des Organs Niere und Blase in der CT-Bildgebung. Abbildung 4a ist das CT-Bild der Rattenniere vor der Injektion. Im Vergleich zur Vorinjektion ist die Nierenbildgebung von 0,5 auf 2 h stark verbessert (Abb. 4b–d). Die zeitabhängige Verteilung der AuNS@PEG-Nanopartikel in der Ratte wurde auch durch den CT-Signalwert nach intravenöser Injektion verfolgt. Die Nieren- und Blasenbildgebung war von 0,5 auf 2 h stark verbessert, und der HU-Wert von ihnen stieg von 95 auf 464 und 105 auf 664. Nach 6 h nach der Injektion nimmt die CT-Kontrastintensität in der Niere der Ratte mit der Zeit offensichtlich ab ( Abb. 4e). 24 h nach der Injektion ist die CT-Bildgebung des Blasenorgans vollständig klar und zeigt die hervorragenden renalen Clearance-Eigenschaften von AuNS@PEG-Nanopartikeln (Abb. 4f). Aufgrund ihrer optimalen Partikelgröße und Oberflächenfunktionalisierung kann die Eliminierung von AuNS@PEG-Nanopartikeln aus dem Blut während des Kreislaufs so langsam sein. Daher weisen diese Ergebnisse darauf hin, dass die so hergestellten AuNS@PEG-Nanopartikel eine einzigartige und vielversprechende Nanosonde für die Echtzeit-CT-Bildgebung in vivo sein könnten. Dies ist für zukünftige klinische Anwendungen von Vorteil, da die Kontrastmittel Patienten im Krankenhaus verabreicht werden können.

CT-Bilder von Ratten vor der Injektion (a ) und zu unterschiedlichen Zeitpunkten (0,5, 1, 2, 6 und 24 h) (b –f ) nach intravenöser Injektion von AuNS@PEG-Nanopartikeln (200 ppm)

H&E-Färbung

Histologische Veränderungen in den Organen der Mäuse wurden 24 h nach der Injektion von AuNS@PEG-Nanopartikeln durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Abb. 5 gezeigt. Wir können sehen, dass keine offensichtliche Veränderung in der Histologie der Hauptorgane beobachtet wurde. und am wichtigsten ist, dass in diesen Organen keine Reste von AuNS@PEG-Nanopartikeln verbleiben. Basierend auf den obigen Ergebnissen zeigten die AuNS@PEG-Nanopartikel eine gute Biokompatibilität und keine offensichtliche in-vivo-Toxizität, was sie als neues CT-Kontrastmittel für die Anwendung in der biologischen Medizin verspricht.

Mit H&E gefärbte Gewebeschnitte:a Herz, b Leber, c Milz, d Lunge, e Niere und f Darm. Die Maßstabsbalken stehen für 100 mm

Nierenfunktionsstudie von AuNS@PEG-Nanopartikeln

Um die In-vivo-Toxizität von AuNS@PEG-Nanopartikeln weiter zu bewerten, wurden die Parameter von BUN, Crea, β₂ -MG und CO₂ wurden für Studien zur Nierenfunktion gemessen; Wir haben das Serum analysiert. Diese Werte können beurteilen, ob die Nierenfunktion der Ratte gut ist oder nicht. Die Werte von BUN können die Harnfunktion der Ratte beurteilen. Der sich ändernde Wert von Crea repräsentiert die verschiedenen Krankheiten im Körper der Ratte. Die β₂ -MG-Konzentration hängt hauptsächlich mit der Nierentubulusfunktion zusammen. Und der Wert von CO₂ kann die Ansäuerungsfunktion des Nierentubulus beurteilen. Ratten wurden AuNS@PEG-Nanopartikel in einer Konzentration von 200 ppm verabreicht. Die Höhe dieser Ergebnisse wurde 24 Stunden nach der Injektion untersucht, und es gab keinen Unterschied zwischen vor und nach der Injektion von AuNS@PEG-Nanopartikeln bei Ratten (Tabelle 1).

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend haben wir einfache AuNS@PEG-Nanopartikel für Anwendungen in der CT-Bildgebung entwickelt. Die gebildeten AuNS@PEG-Nanopartikel haben ultrakleine Größen, geringe Toxizität, gute Wasserdispergierbarkeit, Hämokompatibilität und Zytokompatibilität im angegebenen Konzentrationsbereich. Die CT-Werte zeigen, dass die AuNS@PEG-Nanopartikel eine gute helle Abbildung aufweisen. In-vitro-Bildgebungsergebnisse zeigen, dass die AuNS@PEG-Nanopartikel als neues Kontrastmittel für CT-Bildgebungsanwendungen starke Röntgendämpfungseigenschaften aufweisen, was auch durch die CT-Bildgebung von Rattennieren in vivo gezeigt wurde. Darüber hinaus zeigen die Verbreitung biologischer Studien und die Erforschung der In-vivo-Toxizität, dass AuNS@PEG-Nanopartikel metabolisieren können und eine hohe biologische Kompatibilität aufweisen. Daher können AuNS@PEG-Nanopartikel vielversprechende Kandidaten für medizinische Anwendungen sein.