Gadolinium-Encapsulating Iron Oxide Nanoprobe as Activatable NMR/MRI Contrast Agent

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作者
Santimukul Santra,Samuel D. Jativa,Charalambos Kaittanis,Guillaume Normand,Jan Grimm,J. Manuel Perez
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:6 (8): 7281-7294 被引量:108
标识
DOI:10.1021/nn302393e
摘要

Herein we report a novel gadolinium-encapsulating iron oxide nanoparticle-based activatable NMR/MRI nanoprobe. In our design, Gd-DTPA is encapsulated within the poly(acrylic acid) (PAA) polymer coating of a superparamagnetic iron oxide nanoparticle (IO-PAA), yielding a composite magnetic nanoprobe (IO-PAA-Gd-DTPA) with quenched longitudinal spin–lattice magnetic relaxation (T1). Upon release of the Gd-DTPA complex from the nanoprobe's polymeric coating in acidic media, an increase in the T1 relaxation rate (1/T1) of the composite magnetic nanoprobe was observed, indicating a dequenching of the nanoprobe with a corresponding increase in the T1-weighted MRI signal. When a folate-conjugated nanoprobe was incubated in HeLa cells, a cancer cell line overexpressing folate receptors, an increase in the 1/T1 signal was observed. This result suggests that, upon receptor-mediated internalization, the composite magnetic nanoprobe degraded within the cell's lysosome acidic (pH 5.0) environment, resulting in an intracellular release of Gd-DTPA complex with subsequent T1 activation. In addition, when an anticancer drug (Taxol) was coencapsulated with the Gd-DTPA within the folate receptor targeting composite magnetic nanoprobe, the T1 activation of the probe coincided with the rate of drug release and corresponding cytotoxic effect in cell culture studies. Taken together, these results suggest that our activatable T1 nanoagent could be of great importance for the detection of acidic tumors and assessment of drug targeting and release by MRI.
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