Published March 12, 2021
| Version v1
Publication
Open
Non-passivated manganese-based carbonaceous nanoparticles selectively target kidney outer medulla, exhibiting renal clearance, high T1-weighted MRI contrast, subtle citotoxicity and low opsonization level.
Creators
- 1. Universidade Federal de Pernambuco
- 2. Universidade Federal do Rio de Janeiro
Description
Abstract Nanoparticle passivation by molecular recognition moieties (small molecules, aptamers, antibodies) imputes unique characteristics to nanoparticles (NPs) and unlocks their fascinating selectivity to targeting disease sites. Although non-passivated nanomaterials may archive selective targeting by exploring NP features and their interaction with biofluids proteins, such studies are scarce in the literature. Here, we report spherical manganese-based carbonaceous NPs (MnCQD), which specifically target mice kidneys after intravenous injection, even without direct surface chemical modification. Also, the NPs provide high image contrast in T1 magnetic resonance imaging (MRI) with subtle toxicological effects. The unexpected selectivity of MnCQD to the kidney has been examined based on their determined intrinsic properties and their interaction with two blood proteins: Bovine Serum Albumin (BSA), and Human Transferrin (HTF). More particularly, aspects such as size, composition, superficial charge, spectroscopic features, interaction mechanism, affinities, thermodynamic, and protein structural changes have been investigated. All these results highlight the excellent potential of MnCQD as a low toxic T1-MRI contrast agent and open the prospect of using non-functionalized NPs as a selective agent to target specific organs.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
إن تخميل الجسيمات النانوية المجردة عن طريق أجزاء التعرف الجزيئي (الجزيئات الصغيرة، والأبتامير، والأجسام المضادة) ينسب خصائص فريدة للجسيمات النانوية (NPs) ويفتح انتقائية رائعة لاستهداف مواقع المرض. على الرغم من أن المواد النانوية غير المنفعلة قد تقوم بأرشفة الاستهداف الانتقائي من خلال استكشاف ميزات NP وتفاعلها مع بروتينات السوائل الحيوية، إلا أن مثل هذه الدراسات نادرة في الأدبيات. هنا، نبلغ عن الجسيمات النانوية الكربونية الكروية القائمة على المنغنيز (MnCQD)، والتي تستهدف على وجه التحديد كلى الفئران بعد الحقن الوريدي، حتى بدون تعديل كيميائي سطحي مباشر. كما توفر الجسيمات النانوية تباينًا عاليًا للصورة في التصوير بالرنين المغناطيسي T1 (MRI) مع تأثيرات سمية خفية. تم فحص الانتقائية غير المتوقعة لـ MnCQD للكلية بناءً على خصائصها الجوهرية المحددة وتفاعلها مع اثنين من بروتينات الدم: ألبومين مصل الأبقار (BSA)، و ترانسفيرين الإنسان (HTF). وبشكل أكثر تحديدًا، تم التحقيق في جوانب مثل الحجم والتكوين والشحنة السطحية والسمات الطيفية وآلية التفاعل والتقارب والديناميكا الحرارية والتغيرات الهيكلية للبروتين. تسلط كل هذه النتائج الضوء على الإمكانات الممتازة لـ MnCQD كعامل تباين T1 - MRI منخفض السمية وتفتح إمكانية استخدام NPs غير الوظيفية كعامل انتقائي لاستهداف أعضاء معينة.Translated Description (French)
La passivation abstraite des nanoparticules par des fractions de reconnaissance moléculaire (petites molécules, aptamères, anticorps) impute des caractéristiques uniques aux nanoparticules (NP) et débloque leur fascinante sélectivité au ciblage des sites pathologiques. Bien que les nanomatériaux non passivés puissent archiver le ciblage sélectif en explorant les caractéristiques des NP et leur interaction avec les protéines des biofluides, de telles études sont rares dans la littérature. Ici, nous rapportons des NP carbonées à base de manganèse sphériques (MnCQD), qui ciblent spécifiquement les reins de souris après injection intraveineuse, même sans modification chimique de surface directe. En outre, les NP fournissent un contraste d'image élevé en imagerie par résonance magnétique (IRM) T1 avec des effets toxicologiques subtils. La sélectivité inattendue de la MnCQD pour le rein a été examinée en fonction de ses propriétés intrinsèques déterminées et de son interaction avec deux protéines sanguines : l'albumine sérique bovine (BSA) et la transferrine humaine (HTF). Plus particulièrement, des aspects tels que la taille, la composition, la charge superficielle, les caractéristiques spectroscopiques, le mécanisme d'interaction, les affinités, les changements structurels thermodynamiques et protéiques ont été étudiés. Tous ces résultats mettent en évidence l'excellent potentiel de la MnCQD en tant qu'agent de contraste T1-MRI faiblement toxique et ouvrent la perspective d'utiliser des NP non fonctionnalisées comme agent sélectif pour cibler des organes spécifiques.Translated Description (Spanish)
Resumen La pasivación de nanopartículas por restos de reconocimiento molecular (moléculas pequeñas, aptámeros, anticuerpos) atribuye características únicas a las nanopartículas (NP) y desbloquea su fascinante selectividad para dirigirse a los sitios de la enfermedad. Aunque los nanomateriales no pasivados pueden archivar el direccionamiento selectivo mediante la exploración de las características de NP y su interacción con las proteínas de los biofluidos, tales estudios son escasos en la literatura. Aquí, informamos de NP carbonáceas esféricas basadas en manganeso (MnCQD), que se dirigen específicamente a los riñones de los ratones después de la inyección intravenosa, incluso sin modificación química directa de la superficie. Además, las NP proporcionan un alto contraste de imagen en la resonancia magnética (RM) T1 con efectos toxicológicos sutiles. La selectividad inesperada de MnCQD para el riñón se ha examinado en función de sus propiedades intrínsecas determinadas y su interacción con dos proteínas sanguíneas: albúmina de suero bovino (BSA) y transferrina humana (HTF). Más particularmente, se han investigado aspectos como el tamaño, la composición, la carga superficial, las características espectroscópicas, el mecanismo de interacción, las afinidades, la termodinámica y los cambios estructurales de las proteínas. Todos estos resultados resaltan el excelente potencial de MnCQD como agente de contraste T1-MRI de baja toxicidad y abren la posibilidad de utilizar NP no funcionalizados como agente selectivo para atacar órganos específicos.Files
latest.pdf.pdf
Files
(1.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5ea66fe83fc9082814fec5063e553ca3
|
1.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تستهدف الجسيمات النانوية الكربونية القائمة على المنغنيز غير المخمّلة بشكل انتقائي النخاع الخارجي للكلى، وتظهر خلوصًا كلويًا، وتباينًا مرتفعًا في التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح T1، وسمية سيتوانية خفية، ومستوى منخفض من الأوبسونيزيشن.
- Translated title (French)
- Les nanoparticules carbonées à base de manganèse non passivées ciblent sélectivement la moelle externe du rein, présentant une clairance rénale, un contraste IRM à pondération T1 élevé, une citotoxicité subtile et un faible niveau d'opsonisation.
- Translated title (Spanish)
- Las nanopartículas carbonosas a base de manganeso no pasivadas se dirigen selectivamente a la médula externa del riñón, mostrando depuración renal, alto contraste de resonancia magnética ponderado en T1, citotoxicidad sutil y bajo nivel de opsonización.
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3159832546
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-318737/v1