Nanorod vàng biến tính silica gắn kháng thể cho chẩn đoán và liệu pháp quang nhiệt đối với Cryptococcus neoformans: Một thí nghiệm trong ống nghiệm

Nanoscale Research Letters - Tập 13 - Trang 1-9 - 2018
Qin Xiao1, Yongzhou Lu1, Min Chen2, Bo Chen3, Yuming Yang4, Daxiang Cui4, Bo Pan2, Nan Xu1
1Department of Dermatology, Shanghai East Hospital, Tongji University, Shanghai, China
2Department of Dermatology, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai, China
3Department of Radiology, Shanghai East Hospital, Tongji University, Shanghai, China
4Institute of Nano Biomedicine and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China

Tóm tắt

Cryptococcus neoformans là một nấm men có vỏ bọc. Hiện vẫn chưa có phương pháp nào nhanh chóng và hiệu quả cho chẩn đoán hoặc điều trị nhiễm trùng C. neoformans ở giai đoạn sớm trong lâm sàng. Các nanorod vàng biến tính silica gắn kháng thể (GNR-SiO2-Ab) có thể gắn chọn lọc với C. neoformans. Điều này có thể mang lại khả năng điều trị chứng cryptococcosis một cách an toàn và hiệu quả. Các nanorod vàng (GNRs) được tổng hợp theo phương pháp hỗ trợ mẫu trung gian. Kháng thể chống C. neoformans được gắn kết đồng hóa trị trên bề mặt của các GNRs bằng tác nhân ghép nối silane. Hình ảnh vi tính vi tính trong ống nghiệm được thực hiện để khám phá hiệu quả chẩn đoán của GNR-SiO2-Ab. Đặc tính sống sót của tế bào được đánh giá để xác nhận hiệu quả liệu pháp quang nhiệt của GNR-SiO2-Ab kết hợp với ánh sáng laser cận hồng ngoại (NIR). GNR-SiO2-Ab có khả năng ứng dụng tiềm năng như một tác nhân tương phản trong hình ảnh X-quang/CT. Một kháng thể có thể kích thích sự tập hợp lớn hơn nhiều của GNRs bằng cách liên kết với bề mặt của tế bào C. neoformans, dẫn đến giá trị suy giảm lớn hơn bao giờ hết. Sau khi chiếu xạ, tế bào C. neoformans chịu tổn thương quang nhiệt và cấu trúc bình thường của tế bào bị phá hủy. Tính sống sót của tế bào giảm đáng kể so với các tế bào không được điều trị. Công trình của chúng tôi đã xác nhận rằng các nanorod vàng biến tính silica gắn kháng thể có thể nâng cao độ suy giảm X-quang của tế bào C. neoformans trong hình ảnh CT. Đồng thời, các GNR miễn dịch, được trung gian bởi các kháng thể, có thể tăng cường hiệu ứng của liệu pháp quang nhiệt kích thích bởi NIR trên các tế bào C. neoformans.

Từ khóa

#Cryptococcus neoformans #nanorod vàng #kháng thể #liệu pháp quang nhiệt #chẩn đoán #hình ảnh CT

Tài liệu tham khảo

Busse O (1894) Ueber parasitare zelleninschlusse und ihre zuchtung. Zentralbl Bakterial 16:175–180 Maziarz EK, Perfect JR (2016) Cryptococcosis. Infect Dis Clin N Am 30(1):179–206 Lin X, Heitman J (2006) The biology of the Cryptococcus neoformans species complex. Annu Rev Microbiol 60:69–105 Beardsley J, Wolbers M, Kibengo FM et al (2016) Adjunctive dexamethasone in HIV-associated cryptococcal meningitis. N Engl J Med 374(6):542–554 Speed B, Dunt D (1995) Clinical and host differences between infections with the two varieties of Cryptococcus neoformans. Clin Infect Dis 21(1):28–34 discussion 35-6 Janib SM, Moses AS, Mackay NA (2010) Imaging and drug delivery using theranostic nanoparticles. Adv Drug Deliv Rev 62:1052–1063 Popovtzer R, Agrawal A, Kotov NA et al (2008) Targeted gold nanoparticles enable molecular CT imaging of cancer. Nano Lett 8:4593–4596 Hu XP, Wang RY, Wang X et al (2015) Dectin-2 polymorphism associated with pulmonary cryptococcosis in HIV-uninfected Chinese patients. Med Mycol 53(8):810–816 Sarkis RA, May M, Isada C et al (2015) MRI findings in cryptococcal meningitis of the non-HIV population. Neurologist 19(2):40–45 Xia Y, Xiong Y, Lim B et al (2009) Shape-controlled synthesis of metal nanocrystals: simple chemistry meets complex physics? Angew Chem Int Ed 48(1):60–103 Ye E, Win KY, Tan HR et al (2011) Plasmonic gold nanocrosses with multidirectional excitation and strong photothermal effect. J Am Chem Soc 133(22):8506–8509 Hainfeld J, Slatkin D, Focella T et al (2006) Gold nanoparticles: a new X-ray contrast agent. Brit J Radiol 79(939):248–253 Hamill RJ (2013) Amphotericin B formulations: a comparative review of efficacy and toxicity. Drugs 73(9):919–934 Ostrosky-Zeichner L, Marr KA, Rex JH et al (2003) Amphotericin B: time for a new “gold standard”. Clin Infect Dis 37(3):415–425 Arndt CA, Walsh TJ, McCully CL et al (1988) Fluconazole penetration into cerebrospinal fluid: implications for treating fungal infections of the central nervous system. J Infect Dis 157(1):178–180 Van Peer A, Woestenborghs R, Heykants J et al (1989) The effects of food and dose on the oral systemic availability of itraconazole in heathy subjects. Eur J Clin Pharmacl 36(4):423–426 Carpin LB, Bickford LR, Agollah G et al (2011) Immunoconjugated gold nanoshell-mediated photothermal ablation of trastuzumab-resistant breast cancer cells. Breast Cancer Res Treat 125(1):27–34 Norman RS, Stone JW, Gole A et al (2008) Targeted photothermal lysis of the pathogenic bacteria, Pseudomonas aeruginosa, with gold nanorods. Nano Lett 8(1):302–306 Wang S, Singh AK, Senapati D et al (2010) Rapid colorimetric identification and targeted photothermal lysis of Salmonella bacteria by using bioconjugated oval-shaped gold nanoparticles. Chemistry 16(19):5600–5606 Weissleder R, Ntziachristos V (2003) Shedding light onto live molecular targets. Nat Med 9(1):123–128 Naik GV, Shalaev VM, Boltasseva A (2013) Alternative plasmonic materials: beyond gold and silver. Adv Mater 25(24):3264–3294 Li Z, Huang H, Tang S et al (2016) Small gold nanorods laden macrophages for enhanced tumor coverage in photothermal therapy. Biomaterials 74:144–154 Wang B, Wang JH, Liu Q et al (2014) Rose-bengal-conjugated gold nanorods for in vivo photodynamic and photothermal oral cancer therapies. Biomaterials 35(6):1954–1966 Chen S, Bao C, Zhang C et al (2016) EGFR antibody conjugated bimetallic Au@Ag nanorods for enhanced SERS-based tumor boundary identification, targeted photoacoustic imaging and photothermal therapy. Nano Biomed Eng 8(4):315–328 Pissuwan D, Niidome T (2015) Polyelectrolyte-coated gold nanorods and their biomedical applications. Nano 7(1):59–65 Klek otko M, Matczys zyn K, Siednienko J et al (2015) Bio-mediated synthesis, characterization and cytotoxicity of gold nanoparticles. Phys Chem Chem Phys 17(43):29014–29019 Wang G, Chen Z, Chen L (2011) Mesoporous silica-coated gold nanorods: towards sensitive colorimetric sensing of ascorbic acid via target-induced silver overcoating. Nano 3(4):1756–1759 Pan B, Cui D, Ozkan C et al (2007) DNA-templated orderd array of gold nanorods in one and two dimensions. J Phys Chem C 111:12572–12576 Huang P, Zhang C, Xu C et al (2010) Preparation and charaterization of nearinfrared region absorption enhancer carbon nanotubes hybridmaterials. Nano Biomed Eng 2:225–230 Wang C, Irudayaraj J (2008) Gold nanorod probes for the detection of multiple pathogens. Small 4(12):2204–2208 Reuveni T, Motiei M, Romman Z et al (2011) Targeted gold nanoparticles enable molecular CT imaging of cancer: an in vivo study. Int J Nanomedicine 6:2859–2864 Luo T, Huang P, Gao G et al (2011) Mesoporous silica-coated gold nanorods with embedded indocyanine green for dual mode X-ray CT and NIR fluorescence imaging. Opt Express 19(18):17030–17039 Wan M, Li X, Gao L et al (2016) Self-assembly of gold nanorods coated with phospholipids: a coarse-grained molecular dynamics study. Nanotechnology 27(46):465704 Hainfeld JF, Slatkin DN, Smilowits HM (2004) The use of gold nanoparticles to enhance radiotherapy in mice. Phys Med Biol 49(18):N309–N315 Peng C, Zheng L, Chen Q et al (2012) PEGylated dendrimer-entrapped gold nanoparticles for in vivo blood pool and tumor imaging by computed tomography. Biomaterials 33(4):1107–1119 Sun IC, Eun DK, Na JH et al (2009) Heparin-coated gold nanoparticles for liver-specific CT imaging. Chemistry 15(48):13341–13347 Sun IC, Na JH, Jeong SY et al (2014) Biocompatible glycol chitosan-coated gold nanoparticles for tumor-targeting CT imaging. Pharm Res 31(6):1418–1425 Huang X, El-Sayed IH, Qian W et al (2006) Cancer cell imaging and photo-thermal therapy in the near-infrared region by using gold nanorods. J Am Chem Soc 128:2115–2120 Huang X, Neretina S, El-Sayed MA (2009) Gold nanorods: from synthesis and properties to biological and biomedical application. Adv Mater 21:4880–4910 Letfullin RR, Joenathan C, George TF et al (2006) Laser-induced explosion of gold nanoparticles: potential role for nanophotothermolysis of cancer. Nanomedicine 1(4):473–480 Cordero RJ, Pontes B, Frases S et al (2013) Antibody binding to Cryptococcus neoformans impairs budding by altering capsular mechanical properties. J Immunol 190(1):317–323 Lalit Y, Ravi MT, Ram P et al (2017) Antibacterial activity of Cu nanoparticles against E. coli, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. Nano Biomed Eng 9(1):9–14 Amira GE, Mona AZ, Sherien ED et al (2016) In vivo genotoxicity of gold nanorods in mouse bone marrow compared with cyclophosphamide. Nano Biomed Eng 8(4):306–314