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A Novel Type of Aqueous Dispersible Ultrathin-Layered Double Hydroxide Nanosheets for in Vivo Bioimaging and Drug Delivery
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2017-09-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.7b05294 Li Yan 1, 2 , Mengjiao Zhou 3 , Xiujuan Zhang 3 , Longbiao Huang 2 , Wei Chen 2 , Vellaisamy A. L. Roy 2 , Wenjun Zhang 2 , Xianfeng Chen 4
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2017-09-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.7b05294 Li Yan 1, 2 , Mengjiao Zhou 3 , Xiujuan Zhang 3 , Longbiao Huang 2 , Wei Chen 2 , Vellaisamy A. L. Roy 2 , Wenjun Zhang 2 , Xianfeng Chen 4
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Layered double hydroxide (LDH) nanoparticles have been widely used for various biomedical applications. However, because of the difficulty of surface functionalization of LDH nanoparticles, the systemic administration of these nanomaterials for in vivo therapy remains a bottleneck. In this work, we develop a novel type of aqueous dispersible two-dimensional ultrathin LDH nanosheets with a size of about 50 nm and a thickness of about 1.4 to 4 nm. We are able to covalently attach positively charged rhodamine B fluorescent molecules to the nanosheets, and the nanohybrid retains strong fluorescence in liquid and even dry powder form. Therefore, it is available for bioimaging. Beyond this, it is convenient to modify the nanosheets with neutral poly(ethylene glycol) (PEG), so the nanohybrid is suitable for drug delivery through systemic administration. Indeed, in the test of using these nanostructures for delivery of a negatively charged anticancer drug, methotrexate (MTX), in a mouse model, dramatically improved therapeutic efficacy is achieved, indicated by the effective inhibition of tumor growth. Furthermore, our systematic in vivo safety investigation including measuring body weight, determining biodistribution in major organs, hematology analysis, blood biochemical assay, and hematoxylin and eosin stain demonstrates that the new material is biocompatible. Overall, this work represents a major development in the path of modifying functional LDH nanomaterials for clinical applications.
中文翻译：
一种新型的水性分散超薄双层氢氧化物纳米片体内生物成像和药物输送。
层状双氢氧化物（LDH）纳米粒子已广泛用于各种生物医学应用。然而，由于LDH纳米颗粒的表面功能化的困难，用于体内治疗的这些纳米材料的全身给药仍然是瓶颈。在这项工作中，我们开发了一种新型的水分散性二维超薄LDH纳米片，其尺寸约为50 nm，厚度约为1.4至4 nm。我们能够将带正电荷的若丹明B荧光分子共价连接到纳米片上，并且纳米杂化物以液体甚至干粉形式保留了很强的荧光。因此，它可用于生物成像。除此之外，用中性聚（乙二醇）（PEG）修饰纳米片很方便，因此纳米杂化物适合通过全身给药进行药物递送。确实，在小鼠模型中使用这些纳米结构递送带负电荷的抗癌药物氨甲蝶呤（MTX）的测试中，获得了显着改善的治疗效果，有效抑制了肿瘤的生长。此外，我们的系统体内安全性研究包括测量体重，确定主要器官的生物分布，血液学分析，血液生化测定以及苏木精和曙红染色，证明该新材料具有生物相容性。总的来说，这项工作代表了用于临床应用的功能性LDH纳米材料改性途径的重大进展。表明有效抑制肿瘤生长。此外，我们的系统体内安全性研究包括测量体重，确定主要器官的生物分布，血液学分析，血液生化测定以及苏木精和曙红染色，证明该新材料具有生物相容性。总的来说，这项工作代表了用于临床应用的功能性LDH纳米材料改性途径的重大进展。表明有效抑制肿瘤生长。此外，我们的系统体内安全性研究包括测量体重，确定主要器官的生物分布，血液学分析，血液生化测定以及苏木精和曙红染色，证明该新材料具有生物相容性。总的来说，这项工作代表了用于临床应用的功能性LDH纳米材料改性途径的重大进展。
更新日期：2017-09-26
中文翻译：
一种新型的水性分散超薄双层氢氧化物纳米片体内生物成像和药物输送。
层状双氢氧化物（LDH）纳米粒子已广泛用于各种生物医学应用。然而，由于LDH纳米颗粒的表面功能化的困难，用于体内治疗的这些纳米材料的全身给药仍然是瓶颈。在这项工作中，我们开发了一种新型的水分散性二维超薄LDH纳米片，其尺寸约为50 nm，厚度约为1.4至4 nm。我们能够将带正电荷的若丹明B荧光分子共价连接到纳米片上，并且纳米杂化物以液体甚至干粉形式保留了很强的荧光。因此，它可用于生物成像。除此之外，用中性聚（乙二醇）（PEG）修饰纳米片很方便，因此纳米杂化物适合通过全身给药进行药物递送。确实，在小鼠模型中使用这些纳米结构递送带负电荷的抗癌药物氨甲蝶呤（MTX）的测试中，获得了显着改善的治疗效果，有效抑制了肿瘤的生长。此外，我们的系统体内安全性研究包括测量体重，确定主要器官的生物分布，血液学分析，血液生化测定以及苏木精和曙红染色，证明该新材料具有生物相容性。总的来说，这项工作代表了用于临床应用的功能性LDH纳米材料改性途径的重大进展。表明有效抑制肿瘤生长。此外，我们的系统体内安全性研究包括测量体重，确定主要器官的生物分布，血液学分析，血液生化测定以及苏木精和曙红染色，证明该新材料具有生物相容性。总的来说，这项工作代表了用于临床应用的功能性LDH纳米材料改性途径的重大进展。表明有效抑制肿瘤生长。此外，我们的系统体内安全性研究包括测量体重，确定主要器官的生物分布，血液学分析，血液生化测定以及苏木精和曙红染色，证明该新材料具有生物相容性。总的来说，这项工作代表了用于临床应用的功能性LDH纳米材料改性途径的重大进展。
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