The distribution and degradation of radiolabeled superparamagnetic iron oxide nanoparticles and quantum dots in mice

doi:10.3762/bjnano.6.11

.2015年1月9日6:111-123。

doi:10.3762/bjnano.6.11。 2015年电子收集。

放射性标记超顺磁性氧化铁纳米粒子和量子点在小鼠体内的分布和降解

附属公司

¹马提尼斯特·汉堡-彭多夫大学医学中心生物化学和分子细胞生物学系。德国汉堡，邮编：5220246。
²伯格斯特德累斯顿工业大学物理化学与电化学研究所。德国德累斯顿66b，01069。

^#贡献均等。

PMID： 25671156
预防性维修识别码：项目经理4311637
内政部： 10.3762/年6月11日

放射性标记超顺磁性氧化铁纳米粒子和量子点在小鼠体内的分布和降解

丹尼斯·巴格尔等。贝尔斯坦J纳米技术. 2015.

.2015年1月9日6:111-123。

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附属公司

¹汉堡埃彭多夫大学医学中心生物化学和分子细胞生物学系。德国汉堡，邮编：5220246。
²伯格斯特德累斯顿工业大学物理化学与电化学研究所。德国德累斯顿66b，01069。

^#贡献均等。

PMID： 25671156
预防性维修识别码：项目经理4311637
内政部： 10.3762/bjnano.6.11

摘要

采用简单、按需、交换标记技术制备了（51）Cr标记的超顺磁性氧化铁纳米粒子（51）和（65）Zn标记的CdSe/CdS/ZnS量子点（65），并在小鼠体内研究了静脉注射后的颗粒动力学参数。结果表明，尽管（65）Zn-label似乎并不完全稳定，但应用这些异源同位素可以在初始分布和器官摄取期间成功标记纳米粒子。随着纳米颗粒的降解，必须仔细考虑不同同位素的单独传输机制。尽管传输路径的这种变化可以为各自的微量元素稳态带来新的见解，但它也可能限制这种基于微量物质的方法在纳米生物科学中的相关性。通过监测经口灌胃后的（51）Cr-SPIO，首次在具有如此高灵敏度的小鼠中测量了完整SPIO在亲水或亲脂性环境中的胃肠道非吸收。静脉注射后，包被聚合物的（65）Zn-Qdots主要由肝脏和脾脏摄取，这与离子型（65）氯化锌不同。在贴标签4周后，观察到纳米颗粒显著降解的迹象以及标签释放到锌池中的迹象。大鼠肝脏冷冻切片（静脉注射聚合物涂层Qdots后2小时制备）的共焦显微镜显示与Kupffer细胞和肝窦内皮细胞（LSEC）标记物共定位，但与肝细胞无共定位。在J774巨噬细胞中，发现荧光Qdots与溶酶体标记物共定位。24小时后，未检测到任何降解迹象。然而，12周后，在肝脏冷冻切片中未检测到荧光纳米粒子，这将证实我们的（65）Zn数据显示，肝脏中聚合物涂层的CdSe/CdS/ZnS-Qdots发生了实质性降解。

关键词：51Cr；65锌；SPIO；生物分布；铬（III）；量子点；锌代谢。

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数字

图1
通过在无水氯仿中培养单分散油酸稳定的核心粒子（CdSe/CdS/ZnS量子点，5.5或7 nm；SPIO，11 nm），对量子点或SPIO进行合成后标记⁵¹氯化铬_三或⁶⁵氯化锌₂然后用一种特性良好的两亲性聚合物聚[马来酸酐]包封疏水核，将其转移到水介质中-*中高音*-（1-十八烯）]（PMAOD）。

图2
的稳定性⁵¹带有聚合物外壳的Cr放射性标记SPIO。（A）聚合物涂层的尺寸排除色谱（SEC）结果⁵¹Cr-SPIO。以分数测量的放射性对应于280 nm紫外吸收测量的NP洗脱。（B）发布⁵¹铬³⁺在室温下与0.1 M HCl孵育时，从放射性标记的纳米粒子中提取。在颗粒降解过程中的不同时间，使用离心机从纳米粒子（过滤器）中分离释放的铬离子（滤液）。（C）铁的释放³⁺和⁵¹铬³⁺通过原子吸收光谱法和⁵¹Cr-γ-计数。结果表明，在颗粒降解过程中，铁和铬随时间不断释放。

图3
分布和退化⁵¹Cr-SPIO与⁵¹氯化铬_三各组小鼠静脉注射后(n个= 4). （A）⁵¹注射后2小时和（B）4周（4周）器官和组织中的Cr活性。数据表示为平均值±平均值的标准误差。星号表示显著差异(第页< 0.05).

图4
全身保持力（WBR）⁵¹静脉注射后的Cr-SPIO和离子铬。的拟合曲线⁵¹氯化铬_三遵循三室模型（运输、运输、储存池，半衰期0.2，2.1，≈65 d）的标准三指数衰减曲线。

图5
吸收⁵⁹Fe-或⁵¹小鼠中标记有Cr的SPIO。（A）⁵⁹通过灌胃给小鼠组注射铁标记的聚合物涂层SPIO或所谓的“纳米体”（油酸稳定的疏水性SPIO嵌入乳糜微粒状脂质胶束中）[29](n个= 4–5). 这个⁵⁹在1–14天后测量Fe WBR。（B）与⁵¹Cr标记的SPIO、“纳米体”和⁵¹氯化铬_三(n个= 8). 各自的值⁵¹在第7天给每只小鼠服用Cr-WBR（视为胃肠道症状⁵¹铬吸收）。

图6
的稳定性⁶⁵带有聚合物涂层的Zn辐射标记Qdots。（A）透析⁶⁵Zn辐射标记和聚合物涂层量子点。将Qdots转移到透析管中，每24小时取出透析缓冲液，并测量管和缓冲液。⁶⁵锌似乎没有稳定结合：有少量释放（≈4%/24小时）⁶⁵锌²⁺离子。（B）证券交易委员会⁶⁵Zn辐射标记和聚合物涂层量子点。（C） 10 kDa离心过滤装置中Qdots的脱盐。滤液中的放射性表明放射性标签有轻微损失。Qdots的再悬浮和过滤重复两次。黑线表示纳米粒子的洗脱曲线，而红线表示⁶⁵锌。纳米颗粒和放射性位于相同的部分（24分钟），尽管未结合⁶⁵过滤后也可直接发现锌离子（40分钟）。

图7
小鼠尾静脉注射Qdots和离子锌后的器官分布。⁶⁵测定器官和组织中的锌活性。显示了涂覆后2 h（A）和4周（4 w）（B）聚合物涂层Qdots和离子锌的百分比分布。应用Qdots时，肝脏和脾脏的比活性最高。数据表示为平均值±平均值的标准误差。

图8
Qdots和离子锌在小鼠体内的全身滞留(n个= 4). 曲线表示使用三重指数衰减函数对三室模型进行拟合。Qdots（0.9、6、41天，分数19.1、19.6和41%）和ZnCl的半衰期与不同分数相似₂（0.3、6.7、35天、11.9、41和35%）。然而，曲线之间的差异是显著的(第页<0.05），表明肝脏中的颗粒不完全降解。

图9
静脉注射聚合物涂层Qdots后2h大鼠肝脏冷冻切片的共焦显微镜。细胞核用DAPI染色。对Kupffer细胞（KCs，抗CD31）和肝窦内皮细胞（LSEC，抗CD68）进行免疫染色。由白色方框勾勒出的区域在下部面板中被放大。纳米颗粒可以在内皮细胞（A）和库普弗细胞（B）中发现，但不在肝细胞中。比例尺：上部面板为20µm，放大图像为5µm。

**图10**
Qdots和溶酶体的克隆化。J774细胞与Qdots（红色）孵育2小时，然后固定（上排）或24小时后固定（下排）。细胞用抗LAMP1免疫染色（用Cy2检测，绿色）。“合并”图像显示Q点位于溶酶体中（黄色）。比例尺：50µm。

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