Aufgrund ihrer einzigartigen magnetischen Eigenschaften werden Eisenoxid-Nanopartikel ausführlich auf ihren Einsatz in medizinischen Anwendungen untersucht. Eines der Hauptprobleme bei der Verwendung anorganischer Nanopartikel ist jedoch deren potenzielle Biotoxizität. Anorganische Nanopartikel haben eine langsame Clearance-Kinetik, die eine potenzielle Gefahr für ihre In-vivo-Anwendung darstellen kann. Die Clearance von Nanopartikeln aus dem Körper hängt weitgehend von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberfläche und nicht von ihrer Größe und Form ab.
In einer aktuellen Studie, die am 13. Mai 2024 im Journal of Nanobiotechnology veröffentlicht wurde, haben Forscher erfolgreich kleine Molekülliganden mit dualen Phosphonatestergruppen an einem Ende und unterschiedlichen Endgruppen (d. h. anionisch, kationisch und zwitterionisch) zur Beschichtung entworfen und eingesetzt ultrakleinFe3O4-Nanopartikel. Die Forscher untersuchten das renale Clearanceverhalten von Oberflächenliganden-regulierten ultrakleinen Nanopartikeln.
Die systematischen Studien zeigten, dass ultrakleine Fe3O4-Nanopartikel, die mit diesen Oberflächenliganden beschichtet waren, nicht nur eine hydrodynamische Größe hatten, die klein genug war, um von den Nieren ausgeschieden zu werden, sondern auch hervorragende Fähigkeiten zur Kontrastverstärkung im T1/T2-MRT aufwiesen.
Durch die Kombination der Blasen-MRT mit dem mittels ICP-OES gemessenen Fe-Gehalt im Urin fanden Forscher heraus, dass mit zwitterionischen Liganden beschichtete Fe3O4-Nanopartikel (Fe3O4@DMSA) zeigten aufgrund ihrer verringerten Aufnahme durch das RES eine hervorragende renale Clearance-Rate. Die Verwendung eines hydrophilen Liganden mit einer Diphosphat-Ankergruppe ermöglichte die erfolgreiche Markierung von Fe3O4@DMSA mit 99mTc, wodurch effiziente, renal klärbare MRT/SPECT-Nanosonden mit dualer modaler Bildgebung erzielt wurden.
Die durch Oberflächenliganden regulierten Eisenoxid-Nanopartikel bieten das Potenzial für medizinische Anwendungen mit verbesserten Sicherheitsprofilen. Die einzigartigen Eigenschaften dieser ultrakleinen Nanopartikel mit dualen Phosphonatestern und unterschiedlichen Endgruppen sorgen für hervorragende Stabilität, große Biokompatibilität und geringe Toxizität. Die fortschrittliche Clearance-Kinetik dieser Nanopartikel im Nierensystem macht sie zu einer attraktiven Option für die dynamische Bildgebung des Nierensystems. Darüber hinaus sind sie aufgrund der hervorragenden dualmodalen MRT/SPECT-Bildgebungsfähigkeit nützlich bei der Diagnose verschiedener Nierenerkrankungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die durch Oberflächenliganden regulierten Eisenoxid-Nanopartikel das Potenzial für spannende Fortschritte in verschiedenen medizinischen Anwendungen bieten. Der Einsatz solcher Nanopartikel kann sicherere Alternativen in der medizinischen Bildgebung und Behandlung bieten. Die Zukunft von auf Oberflächenliganden basierenden ultrakleinen Eisenoxid-Nanopartikeln sieht im Bereich der Biomedizin vielversprechend aus, und weitere Forschung könnte zu einer Vielzahl anderer Anwendungen führen.
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