Verwendung der hoch biokompatiblen Au-Nanokäfige@PEG-Nanopartikel als neues Kontrastmittel für die In-vivo-Computertomographie-Bildgebung

Einführung

In den letzten Jahren war die Computertomographie (CT) das am häufigsten verwendete diagnostische Bildgebungsverfahren in klinischen Umgebungen und hat eine breite Anwendung bei der Untersuchung verschiedener menschlicher Gewebe. Aufgrund der starken Durchdringung und des hohen Kontrastvermögens sowie der relativ einfachen Bildverarbeitung des CT-Scans gilt es als das leistungsfähigste nichtinvasive bildgebende Diagnoseverfahren in der modernen Medizin [1, 2]. Bei der Bildgebung gibt es jedoch keinen natürlichen Kontrast zwischen der Läsion und einigen umgebenden Strukturen. Daher muss ein Kontrastmittel, das eine Substanz mit einer relativ höheren oder niedrigeren Dichte ist, verwendet werden, um die Zielstruktur oder Gewebe und Organe zu unterscheiden. Darüber hinaus besitzt diese Substanz unterschiedliche Absorptionsfähigkeiten in verschiedenen Geweben und kann durch Röntgenbestrahlung in den Weichteilen beobachtet werden. Die Verwendung einiger Moleküle und mehrerer Mikropartikel-Kontrastmittel in der CT-Bildgebung wurde bewertet [3,4,5].

Das derzeit am häufigsten verwendete Kontrastmittel für CT-Scans ist ein organisches Molekül, das Jod enthält. Jodierte Moleküle, wie Jodidionen oder nichtionische Präparate, werden häufig als Kontrastmittel für CT-Scans in klinischen Umgebungen verwendet. Obwohl die jodierten Moleküle eine gute Kontrastverstärkung im CT-Scan bieten können, haben sie eine schnelle renale Clearance-Rate, eine kurze Zirkulationszeit im Körper und allergene Eigenschaften, die weitere Anwendungen deutlich einschränken [6, 7]. Aufgrund der schnellen Entfernung des Jodentwicklers ist das effektive Zeitfenster der Blutpool-Bildgebung stark eingeschränkt, und es ist schwierig, ein kontrastreiches Bild zu erhalten. Darüber hinaus kann die schnelle Clearance einer großen Dosis von Arzneimitteln potenzielle Nebenwirkungen in der Niere haben [8, 9].

In den letzten zehn Jahren hat die Anwendung von Nanopartikeln in der Biomedizin, insbesondere in der diagnostischen Bildgebung, erhebliche Aufmerksamkeit gefunden [10]. Im Vergleich zu jodbasierten Kontrastmitteln haben Nanopartikel eine Menge Kontrasteigenschaften, die kleine Moleküle nicht besitzen, und sie haben auch eine spezifische Größe, Form und Oberfläche [11, 12]. Im Allgemeinen haben Nanopartikel mit einer großen Ordnungszahl, wie etwa Gold-, Silber- und andere Metall-Nanopartikel, einen ausgezeichneten Röntgenstrahlen-Absorptionskoeffizienten; daher haben sie eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Kontrastverstärkung [13, 14]. Unter diesen Nanopartikeln wurden Goldnanopartikel im Bereich der Biomedizin schnell entwickelt und gelten aufgrund ihrer signifikanten biologischen Trägheit und einfachen Synthese und Oberflächenmodifikation als Ersatz für jodbasierte Bildgebungsmittel [15,16,17]. Goldnanopartikel haben eine längere Blutzirkulationszeit, ein geringeres Risiko einer Nephrotoxizität und einen stärkeren Röntgenabsorptionskoeffizienten als Jodverbindungen. Daher kann eine verringerte Dosierung bereitgestellt werden und das Risiko von Nebenwirkungen ist gering [18]. Mehrere Goldnanopartikel, darunter Nanokugeln, Nanostäbchen und Nanosterne, werden häufig als Kontrastmittel für die CT-Bildgebung verwendet [19, 20] und haben eine vielversprechende Wirkung. Unter den verschiedenen Gold-Nanostrukturen haben die Au-Nanokäfige ein hohles Inneres und eine dünne poröse Wand; daher haben sie eine größere Oberfläche und eine effektivere CT-Bildgebungsfähigkeit als andere Goldnanopartikel mit unterschiedlichen Morphologien [21, 22]. In den letzten Jahren wurden Au-Nanokäfige als Kontrastverstärker für die optische Kohärenztomographie und die photoakustische Tomographie verwendet, und es wurde festgestellt, dass sie eine gute Leistung aufweisen. Aufgrund der großen Absorptionsfläche der Au-Nanokäfige sind sie inzwischen auch effektive photothermische Wandler [23, 24]. Nach unserem besten Wissen haben nur wenige Studien die Verwendung von Au-Nanokäfigen als Kontrastmittel für die CT-Bildgebung untersucht. Basierend auf den oben genannten Studien haben wir die Verwendung von Au-Nanokäfigen als Kontrastmittel für CT-Scans weiter untersucht. Die Anwendung von Nanopartikeln in der CT-Bildgebung erfordert Oberflächen mit Biokompatibilität und biologischen Aktivitäten. Polyethylenglycol (PEG) ist ein biologisch abbaubares und biokompatibles Polymer, das auch das Tarnmaterial ist, das verwendet wird, um das Einfangen durch RES zu verhindern und die Biokompatibilität, die Nierenreinigungsfähigkeit und die Blutzirkulationszeit zu verbessern; daher können PEGylierte Nanopartikel über einen langen Zeitraum im Blut verbleiben [15, 25, 26, 27, 28].

In dieser Studie wurden neue AuNC@PEGs hergestellt und charakterisiert. Anschließend wurde die In-vitro-Biokompatibilität von AuNC@PEGs durch MTT-Kolorimetrie, Laktatdehydrogenase (LDH)-Leckage-Methode, Konzentrationsassay für intrazelluläre reaktive Sauerstoffspezies (ROS), Calcein-AM/PI und andere experimentelle Techniken bewertet. Darüber hinaus wurden hämatologische und histologische Analysen durchgeführt, um die Toxizität von AuNC@PEGs in vivo zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass AuNC@PEGs eine hervorragende In-vitro- und In-vivo-Biokompatibilität aufweisen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass AuNC@PEGs eine stärkere In-vitro- und In-vivo-CT-Bildgebungsfähigkeit aufweisen. Diese experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die synthetisierten AuNC@PEGs offensichtliche Vorteile wie starken Kontrast, lange Blutzirkulationszeit und geringes Nephrotoxizitätsrisiko aufweisen. Daher haben die synthetisierten funktionalisierten AuNC@PEGs in dieser Studie ein großes Potenzial für die klinische Anwendung in der CT-Bildgebung.

Methoden

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

Materialien und Instrumente

Die LDH- und ROS-Testkits wurden vom Nanjing Institute of Bioengineering, China, und die Calcein-AM/PI-Färbekits von Shanghai Dongren Chemical Technology Co., Ltd., China, bezogen. Andere chemische Mittel und Lösungsmittel wurden von Sigma-Aldrich bezogen. Alle Schnitte wurden unter Verwendung eines Fluoreszenzmikroskops (DMI4000B, Leica, Wetzlar, Deutschland) beurteilt. Die Eigenschaften der synthetisierten Nanopartikel wurden mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) bewertet. Ein Spiral-CT-Scan mit 256 Reihen und 512 Schichten (Philips, Deutschland) wurde verwendet, und die Bildgebungsparameter waren wie folgt:Schichtdicke 0,625 mm; Röhrenspannung, 100 Kvp; und Röhrenstrom, 100 mA.

Synthese von AuNC@PEGs

Au-Nanokäfige wurden durch eine einfache galvanische Austauschreaktion zwischen Ag-Nanowürfeln und HAuCl₄ . hergestellt Lösung, so eine frühere Studie [29, 30]. Typischerweise wurden 25-nm-Ag-Nanowürfel in Diethylenglykol hergestellt und als Template für die Synthese von 30-nm-Au-Nanokäfigen verwendet. Dann wurde SH-PEG (MW 2000, 10 mg gelöst in 5 ml phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS)) zu der AuNC-Lösung (pH 8,0, 6,55 nM, 6 ml) gegeben und über Nacht im Dunkeln unter Stickstoff gerührt Schutz. Nach dreimaligem Waschen der AuNC@PEGs wurden sie in wässriger Lösung dispergiert.

Bewertung der In-vitro-Toxizität

In dieser Studie wurden MTT-Kolorimetrie, LDH-Leakage-Methode, intrazellulärer ROS-Konzentrationstest und Calcein-AM/PI-Färbung verwendet, um die Toxizität der synthetisierten AuNC@PEGs in vitro nachzuweisen. Die HUVEC-Zellen wurden in 96-Well-Platten mit einer Dichte von 1 × 10 ⁴ . geimpft /Gut. Es wurde das RPMI-1640-Medium, ergänzt mit 10 % fötalem Rinderserum und Penicillin (100 µg/ml) und Streptomycin verwendet. Dann wurden die Zellen bei 37 °C und einem Inkubator mit 5 % Kohlendioxid für 12 h kultiviert. Dann wurde das Medium mit AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen (10, 20, 50, 100, 200, 500 und 1000 µg/ml) zur weiteren Kultur hinzugefügt. Nach 24 h wurde der MTT-Assay erhalten. Das Kulturmedium ohne Nanopartikel wurde in jeder Gruppe als Kontrolle verwendet.

Anschließend wurde der Gehalt an Laktatdehydrogenase (LDH), der aus HUVEC-Zellen freigesetzt wurde, die mit AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen behandelt wurden, bestimmt, um die Toxizität in vitro zu bewerten. Die Zellen wurden ähnlich wie MTT inokuliert und dann mit AuNC@PEGs in unterschiedlichen Konzentrationen (10, 20, 50, 100, 200, 500 und 1000 µg/ml) 24 Stunden lang behandelt. Dann wurde der Überstand abgetrennt, zentrifugiert und auf eine saubere 96-Well-Platte überführt. Die Aktivität von LDH im Kulturmedium wurde gemäß den Anweisungen des Herstellers bestimmt und die Extinktion wurde mit einem Enzymmarkierungsgerät (450 nm) bestimmt.

Basierend auf dem Prinzip der Messung der intrazellulären ROS-Konzentration mit dem ROS-Kit wurde DCFH in Gegenwart von 2',7'-Dichlorfluorescein (DCFH-DA) zu Dichlorfluorescein (DCF), einer stark grün fluoreszierenden Substanz DCF, oxidiert. Die HUVEC-Zellen wurden 12 h in 24-Well-Platten kultiviert, mit AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen (50, 100, 200 und 500 µg/ml) 24 h lang behandelt und mit DCFH-DA bei 37 °C für 24 h inkubiert 40 min. Die mit Wasserstoffperoxid (H₂ .) behandelten Zellen O₂ ) dienten als Positivkontrolle. Die Fluoreszenzintensität der Zellen wurde unter Verwendung eines Fluoreszenzmikroskops (λex, 485 nm; λem, 525 nm) beobachtet. Vor der Bewertung wurde dreimal ein serum- und eisfreies Medium zum Waschen verwendet.

Für die Lebend/Tot-Färbung wurden die HUVEC-Zellen in Platten mit 24 Vertiefungen inokuliert und für 12 h kultiviert. Dann wurden die Zellen mit AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen (10, 20, 50, 100, 200, 500 und 1000 µg/ml) 24 Stunden lang behandelt. Nach dem Verdau mit Trypsin-EDTA durch Zentrifugation wurden die Zellen mit PBS (pH =7,4) gewaschen; dann wurde die hergestellte Zellsuspension mit dem vorkonfigurierten Calcein-AM/PI-Reagens vermischt und bei 37 °C für 15 Minuten kultiviert. Um die Toxizität von AuNC@PEGs nachzuweisen, wurde die Anzahl der toten Zellen mittels Fluoreszenzmikroskopie bestimmt.

Tiermodell

Alle Tierversuchsverfahren wurden gemäß den Kriterien des Tierschutz- und Anwendungsausschusses der Jinzhou Medical University durchgeführt. Nach dem Experiment wurden die Tiere nach humanitären Grundsätzen eingeschläfert. In dieser Studie wurden erwachsene Sprague-Dawley-Ratten mit einem Gewicht von 250–300 µg (gekauft vom Animal Center der Jinzhou Medical University) verwendet. In diesem Experiment wurden alle Tiere zufällig in Gruppen eingeteilt. Chloralhydratlösung (10 Gew.-%) wurde über die Bauchhöhle verabreicht; dann wurden alle Materialien über die Schwanzvene injiziert.

In-vitro- und In-vivo-CT-Bildgebung

Für die In-vitro-CT-Bildgebung wurden AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen und Jodlösungen in EP-Röhrchen gegeben und in der richtigen Reihenfolge angeordnet, und ein CT-Scan wurde von vorne nach hinten durchgeführt. Beim in-vivo-CT-Scan wurden die Tiere nach Verabreichung der Anästhesie von Kopf bis Schwanz gescannt, wobei die Mitte der Bauchhöhle als Orientierungspunkt verwendet wurde. Die Position der Tiere änderte sich nicht jedes Mal. Alle Originaldaten (0,625 mm Bild) wurden zur Analyse per CT-Scan an die Philips Workstation übertragen.

Bewertung der In-vivo-Toxizität

Die hämatologische Analyse wurde unter Verwendung der standardmäßigen Saphena-Blutentnahmetechnik durchgeführt. Die Gewebe von Herz, Leber, Milz, Lunge und Niere der Ratten wurden 48 h lang mit 4% Paraformaldehyd fixiert und nach Dehydration in Paraffin eingebettet. Der Paraffinschnitt war 5 µm dick und wurde auf einen Glasobjektträger aufgezogen. Anschließend wurde eine Hämatoxylin- und Eosin-(H&E)-Färbung durchgeführt und eine Analyse unter einem Mikroskop durchgeführt.

Statistische Analyse

Die Daten wurden mithilfe einer einseitigen Varianzanalyse analysiert und P Als Index wurde der Wert verwendet. A P Wert < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen, ausgedrückt durch den Durchschnittswert von SD.

Ergebnisse und Diskussion

Synthese und Charakterisierung der AuNC@PEGs

Oberflächenfunktionalisierung und Größenkontrolle sind zwei Schlüsselfaktoren für die Entwicklung von Hochleistungs-Nanokontrastmitteln [ fünfzehn]. Struktur und Charakter von AuNC@PEGs wurden durch TEM und DLS bestimmt. Abb. 1a zeigt die Ergebnisse, dass die Größe der AuNC@PEGs etwa 40 nm mit hoher Gleichmäßigkeit betrug; währenddessen wurde der Hydratationsradius von AuNC@PEGs auch verwendet, um die Dispersion in der Lösung zu testen, wie in Abb. 1b gezeigt, der Hydratationsradius von AuNC@PEGs betrug etwa 50 nm, was zeigt, dass AuNC@PEGs ohne jegliche Aggregation sehr stabil waren . AuNC@PEGs haben eine geringere Größe und eine relativ gute biologische Trägheit, die für nanomedizinische Anwendungen besser geeignet sind. Darüber hinaus weist die hohle Käfigstruktur auf große interne und externe spezifische Oberflächen und eine bessere CT-Bildgebungsfähigkeit hin, und die umgebenden Metallwände boten zusätzlichen Schutz für die Nutzlasten während der Verarbeitung, des Transports und der Lagerung. Mit seiner offensichtlichen Kern-Schale-Struktur wurde die Außenseite mit PEG von biologischer Anwendbarkeit bedeckt, das die Biokompatibilität effektiv verbessern und dem Einfangen von Makrophagen entgehen kann.

TEM-Bilder von AuNC@PEGs (a ) und DLS von AuNC@PEGs (b )

Sicherheit und Stabilität von AuNC@PEGs in vitro

Vor der Verwendung von AuNC@PEGs für die In-vivo-Bildgebung haben wir deren Sicherheit und Stabilität bewertet. Die Wirkung von AuNC@PEGs auf die Lebensfähigkeit von HUVEC-Zellen wurde mit dem MTT-Assay nachgewiesen (Abb. 2a). Die Zellen wurden mit AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen (10, 20, 50, 100, 200, 500 und 1000 µg/ml) 24 Stunden lang behandelt. Die Ergebnisse des MTT-Assays zeigten, dass die Zellüberlebensrate der AuNC@PEGs der der Kontrollgruppe ähnlich war und eine günstige Biokompatibilität aufwies, wenn die Konzentration der AuNC@PEGs 200 µg/ml erreichte. Die Zellüberlebensrate bei einer Konzentration von 1000 µg/ml betrug immer noch> 75 %.

MTT-Bewertung der Lebensfähigkeit von HUVEC-Zellen, die mit verschiedenen AuNC@PEGs-Konzentrationen für 24 h kultiviert wurden (a ). Bewertung der Lactatdehydrogenase im Überstand, die durch AuNC@PEGs mit LDH induziert wurde (b ). Untersuchung der 24 h-Fluoreszenzbildgebung von Zellen, die mit AuNC@PEGs in unterschiedlichen Konzentrationen (H₂ .) kultiviert wurden O₂ (I), 0 µg/ml (II), 50 µg/ml (III), 100 µg/ml (IV), 200 µg/ml (V) und 500 µg/ml (VI)) nach ROS-Methode (c ). *P <0,05, ***P <0,001. Maßstabsbalken sind 100 μm

Darüber hinaus wurde der LDH-Assay auch verwendet, um die Biokompatibilität von AuNC@PEGs in vitro zu bewerten. In normalen Zellen darf LDH die Zellmembran nicht passieren. Wenn die Zellmembran beschädigt ist, wird LDH durch die Zellmembran freigesetzt [ 31]. Daher bewerteten wir die Sicherheit von AuNC@PEGs durch Messung des LDH-Gehalts im Zellüberstand (Abb. 2b) durch Behandlung von Zellen mit AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen für 24 Stunden. Die Ergebnisse zeigten, dass der von den Zellen freigesetzte LDH-Spiegel im Vergleich zu den nicht exponierten Kontrollzellen leicht angestiegen war, wenn die Konzentration der AuNC@PEGs < 200 μg/ml betrug, und er war signifikant niedriger als der der Positivkontrollgruppe (H ₂ O₂ ), was mit den Ergebnissen des MTT-Assays übereinstimmte, und 200 µg/ml AuNC@PEGs als optimale Konzentration zeigten eine gute Zytokompatibilität.

Darüber hinaus wurden oxidative Stresstests und die Bewertung der Immunfluoreszenzfärbung von lebenden/toten Zellen (Calcein-AM/PI) durchgeführt, um die Toxizität von AuNC@PEGs in vitro nachzuweisen. Oxidativer Stress ist ein schädlicher Zustand für alle Lebenssysteme, und übermäßige reaktive Sauerstoffspezies (ROS) können oxidativen Stress verursachen [32, 33]. Daher haben wir den ROS-Spiegel in den Zellen gemessen. Nach 24 Stunden Induktion durch AuNC@PEGs bei unterschiedlichen Konzentrationen unterschied sich die grüne Fluoreszenzintensität der bei einer Konzentration von 50–200 µg/ml induzierten Zellen nicht signifikant von der der Kontrollgruppe und war signifikant niedriger als die von die positive Kontrollgruppe (Abb. 2c). Die Fluoreszenzintensität war proportional zum ROS-Niveau. Wie in Abb. 3 gezeigt, betrug die Überlebensrate von HUVEC-Zellen bei einer Konzentration von 0–200 µg/ml> 90 % (Abb. 3a–f). Die oben genannten Ergebnisse bestätigten, dass AuNC@PEGs in einer Konzentration von 200 µg/ml stabil sind und eine gute Zellkompatibilität aufweisen und vielversprechende klinische Kontrastmittel sein können.

Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen von lebenden und toten Färbungen. Überlebensrate von HUVEC-Zellen, die mit AuNC@PEGs in verschiedenen Konzentrationen (0 μg/ml (a ), 10 μg/ml (b ), 20 μg/ml (c ), 50 μg/ml (Tag ), 100 μg/ml (e ), 200 μg/ml (f ), 500 μg/ml (g ) und 1000 μg/ml (h )) für 24 Stunden. Grüne Fluoreszenz repräsentiert lebende Zellen und rote Fluoreszenz repräsentiert tote Zellen. Die Skalenbalken sind 100 μm

In-vitro-CT-Bildgebung und Bestimmung des CT-Werts

Um die Durchführbarkeit der AuNC@PEGs in der CT-Bildgebung zu bewerten, haben wir die Kontrastverstärkungen verschiedener molarer Konzentrationen (AuNC@PEGs) mit der klinischen Verwendung eines Kontrastmittels (Jod) verglichen. Es wurden CT-Scan-Bilder aufgenommen und die CT-Werte gemessen. AuNC@PEGs wurden mit Jod-Bildgebungsmitteln in ähnlichen Konzentrationen (50, 100, 200, 500 und 1000 µg/ml) verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass der CT-Wert mit zunehmender Konzentration erhöht wurde (Abb. 4a), und gemäß der Analyse der CT-Werte von AuNC@PEGs und Iod-Kontrastmittel (Abb. 4b) betrug der Absorptionskoeffizient von AuNC@PEGs besser als die von jodhaltigen Kontrastmitteln bei ähnlichen Konzentrationen, was darauf hindeutet, dass die Verwendung von AuNC@PEGs für die CT-Bildgebung besser ist.

Vergleich von Computertomographie-Scan-Befunden in vitro zwischen AuNC@PEGs und jodbasiertem Kontrastmittel. Mit steigender Konzentration nimmt die Intensität der Röntgendämpfung zu (a ). Vergleich der Hu-Werte zwischen AuNC@PEGs und jodbasierten Kontrastmitteln (b ). ***P <0,001

In-vivo-CT-Bildgebung

Aufgrund der hohen Kontrastfähigkeit von AuNC@PEGs verglichen wir die Bildgebungsqualität von AuNC@PEGs weiter mit der von Jodmitteln in vivo. Zweihundert Mikroliter AuNC@PEGs (200 µg/ml) wurden über die Schwanzvene der Ratten injiziert. Die Zeit der Blutpool-Angiographie in AuNC@PEGs wurde durch kontinuierliches Scanning vor der Injektion (0 min) und nach der Injektion (10, 20, 30, 40, 60 und 90 min) bewertet. Dann wurde den Ratten der Kontrollgruppe Jod-Kontrastmittel in einer geeigneten Konzentration injiziert. Injektionsdosis und Scanzeit waren denen von AuNC@PEGs ähnlich. Nach Kontrastmittelinjektion beobachteten wir gleichzeitig die Kontrastmittelanreicherung der Niere (Abb. 5) und die Füllung der Blase (SI Abb. 1). Die Ergebnisse zeigten, dass die Niere in der AuNC@PEGs-Gruppe den Peak nach 30 min erreichte und nach 90 min vollständig ausgeschieden wurde und dass in der jodbasierten Kontrastmittelgruppe den Peak nach 20 min erreichte und nach 60 min vollständig ausgeschieden wurde. Dann beobachteten wir, dass sich die Blase im Laufe der Zeit allmählich mit Kontrastmittel füllte. Dieser Befund zeigte, dass die Blutpool-Angiographie von AuNC@PEGs besser war als die des jodbasierten Kontrastmittels. Die längere Blutzirkulationszeit von AuNC@PEGs kann eine bessere Diagnose liefern und AuNC@PEG hat bessere Entwicklungsaussichten.

In-vivo-CT-Bilder der Ratten zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Injektion von AuNC@PEGs

Sicherheit von AuNC@PEGs in Vivo

Wie in Abb. 6a gezeigt, wurden die Standardparameter der routinemäßigen Blut-, Leber- und Nierenfunktionsanalysen durch Hämoglobinspiegel, mittlere korpuskuläre Hämoglobinkonzentration, mittleres korpuskulares Volumen, Thrombozytenzahl, Anzahl roter Blutkörperchen, Anzahl weißer Blutkörperchen, Albuminkonzentration, Alanin-Aminotransferase-Spiegel, Aspartat-Aminotransferase-Spiegel und Kreatinin-Spiegel. In der statistischen Analyse wurde kein signifikanter Unterschied zwischen der AuNC@PEG-, Jodkontrastmittel- und Kontrollgruppe (P> 0,05). Zusätzlich wurden die Organe (Herz, Leber, Milz, Lunge und Niere) der Ratten histologisch analysiert, wie in Abb. 6b gezeigt, 24 h nach der Injektion von AuNC@PEGs (200 µg/ml); geschnitten; und gebeizt (H&E). Im Vergleich zur Kontrollgruppe (ohne Injektion von Nanomaterialien) wurden unter dem Mikroskop keine offensichtlichen morphologischen Veränderungen und Verletzungen festgestellt. Die oben genannten Ergebnisse haben die Sicherheit und Zuverlässigkeit von AuNC@PEGs in vivo weiter bestätigt.

In-vivo-Toxizitätsbewertung von AuNC@PEGs. Blutroutine und Leber- und Nierenfunktion:Hämoglobinspiegel (I), mittlere korpuskuläre Hämoglobinkonzentration (II), mittleres korpuskulares Volumen (III), Thrombozyten (IV), Anzahl roter Blutkörperchen (V), Anzahl weißer Blutkörperchen (VI), Albuminkonzentration (VII), Alanin-Aminotransferase-Spiegel (VIII), Aspartat-Aminotransferase-Spiegel (IX) und Kreatinin-Spiegel (X) (a ). Die H&E-Färbung wurde in den Organen (Herz, Leber, Milz, Lunge und Niere) von normalen Ratten und solchen, denen AuNC@PEGs 24 Stunden lang injiziert wurden, durchgeführt (b ). Die Maßstabsleisten von b sind 100 μm

Schlussfolgerung

Wir haben AuNC@PEG entwickelt, ein neuartiges CT-Kontrastmittel mit Eigenschaften wie geringer Größe, hohem Kontrast, langer Blutretentionszeit und geringem Toxizitätsrisiko. In-vitro- und in-vivo-Toxizitätsbewertungen zeigten, dass AuNC@PEGs eine gute Biokompatibilität und ein geringes Risiko von Nebenwirkungen aufweisen. Die Bildgebungsleistung von CT-Scans in vitro und in vivo zeigte, dass AuNC@PEGs einen höheren Röntgenabsorptionskoeffizienten und eine längere Zeit der Blutpool-Angiographie aufweisen als herkömmliche Bildgebungsmittel auf Jodbasis. AuNC@PEGs sind darüber hinaus den bildgebenden Mitteln auf Jodbasis überlegen, und die Verwendung von AuNC@PEGs ist praktisch. Alle diese Ergebnisse zeigten, dass AuNC@PEGs einen höheren Röntgenabsorptionskoeffizienten aufweisen als herkömmliche jodbasierte Kontrastmittel und dass die Abbildungsleistung von AuNC@PEGs höher war als die von herkömmlichen jodbasierten Kontrastmitteln. Daher haben die synthetisierten funktionalisierten AuNC@PEGs in dieser Studie ein großes Potenzial für die klinische Anwendung in der CT-Bildgebung.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Die zur Reproduktion dieser Ergebnisse erforderlichen Rohdaten/verarbeiteten Daten können derzeit nicht weitergegeben werden, da die Daten auch Teil einer fortlaufenden Forschung und Entwicklung sind.

Abkürzungen

CT:

Computertomographie

DCF:

Dichlorfluorescein

DCFH:

Dichlorfluorescin

H₂ O₂ :

Wasserstoffperoxid

LDH:

Laktatdehydrogenase

MTT:

3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid

PBS:

Phosphatgepufferte Kochsalzlösung

PEG:

Polyethylenglykol

ROS:

Reaktive Sauerstoffspezies

TEM:

Transmissionselektronenmikroskop