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Tantalum oxide nanoparticles as versatile contrast agents for X-ray computed tomography.
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2020-03-25 , DOI: 10.1039/d0nr01234c Shatadru Chakravarty 1 , Jeremy M L Hix , Kaitlyn A Wiewiora , Maximilian C Volk , Elizabeth Kenyon , Dorela D Shuboni-Mulligan , Barbara Blanco-Fernandez , Matti Kiupel , Jennifer Thomas , Lorenzo F Sempere , Erik M Shapiro
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2020-03-25 , DOI: 10.1039/d0nr01234c Shatadru Chakravarty 1 , Jeremy M L Hix , Kaitlyn A Wiewiora , Maximilian C Volk , Elizabeth Kenyon , Dorela D Shuboni-Mulligan , Barbara Blanco-Fernandez , Matti Kiupel , Jennifer Thomas , Lorenzo F Sempere , Erik M Shapiro
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Here, we describe the synthesis, characterization and in vitro and in vivo performance of a series of tantalum oxide (TaOx) based nanoparticles (NPs) for computed tomography (CT). Five distinct versions of 9-12 nm diameter silane coated TaOx nanocrystals (NCs) were fabricated by a sol-gel method with varying degrees of hydrophilicity and with or without fluorescence, with the highest reported Ta content to date (78%). Highly hydrophilic NCs were left bare and were evaluated in vivo in mice for micro-CT of full body vasculature, where following intravenous injection, TaOx NCs demonstrate high vascular CT contrast, circulation in blood for ∼3 h, and eventual accumulation in RES organs; and following injection locally in the mammary gland, where the full ductal tree structure can be clearly delineated. Partially hydrophilic NCs were encapsulated within mesoporous silica nanoparticles (MSNPs; TaOx@MSNPs) and hydrophobic NCs were encapsulated within poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA; TaOx@PLGA) NPs, serving as potential CT-imagable drug delivery vehicles. Bolus intramuscular injections of TaOx@PLGA NPs and TaOx@MSNPs to mimic the accumulation of NPs at a tumor site produce high signal enhancement in mice. In vitro studies on bare NCs and formulated NPs demonstrate high cytocompatibility and low dissolution of TaOx. This work solidifies that TaOx-based NPs are versatile contrast agents for CT.
中文翻译：
氧化钽纳米粒子作为 X 射线计算机断层扫描的多功能造影剂。
在这里，我们描述了一系列用于计算机断层扫描 (CT) 的氧化钽 (TaOx) 纳米粒子 (NP) 的合成、表征以及体外和体内性能。通过溶胶-凝胶法制备了五种不同版本的直径为 9-12 nm 的硅烷涂覆的 TaOx 纳米晶体 (NC)，它们具有不同程度的亲水性以及带或不带荧光，迄今为止报道的 Ta 含量最高 (78%)。高亲水性 NC 保持裸露，并在小鼠体内进行全身脉管系统显微 CT 评估，静脉注射后，TaOx NC 表现出高血管 CT 对比度，在血液中循环约 3 小时，并最终在 RES 器官中积累；在乳腺局部注射后，可以清楚地描绘出完整的导管树结构。部分亲水性NCs被封装在介孔二氧化硅纳米粒子（MSNPs；TaOx@MSNPs）内，疏水性NCs被封装在聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA；TaOx@PLGA）NPs内，作为潜在的CT成像药物输送载体。肌内推注 TaOx@PLGA NP 和 TaOx@MSNP 以模拟 NP 在肿瘤部位的积累，在小鼠中产生高信号增强。对裸 NC 和配制的 NP 的体外研究表明 TaOx 具有高细胞相容性和低溶出度。这项工作证实了基于 TaOx 的纳米粒子是 CT 的多功能造影剂。
更新日期：2020-04-09
中文翻译：
氧化钽纳米粒子作为 X 射线计算机断层扫描的多功能造影剂。
在这里，我们描述了一系列用于计算机断层扫描 (CT) 的氧化钽 (TaOx) 纳米粒子 (NP) 的合成、表征以及体外和体内性能。通过溶胶-凝胶法制备了五种不同版本的直径为 9-12 nm 的硅烷涂覆的 TaOx 纳米晶体 (NC)，它们具有不同程度的亲水性以及带或不带荧光，迄今为止报道的 Ta 含量最高 (78%)。高亲水性 NC 保持裸露，并在小鼠体内进行全身脉管系统显微 CT 评估，静脉注射后，TaOx NC 表现出高血管 CT 对比度，在血液中循环约 3 小时，并最终在 RES 器官中积累；在乳腺局部注射后，可以清楚地描绘出完整的导管树结构。部分亲水性NCs被封装在介孔二氧化硅纳米粒子（MSNPs；TaOx@MSNPs）内，疏水性NCs被封装在聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA；TaOx@PLGA）NPs内，作为潜在的CT成像药物输送载体。肌内推注 TaOx@PLGA NP 和 TaOx@MSNP 以模拟 NP 在肿瘤部位的积累，在小鼠中产生高信号增强。对裸 NC 和配制的 NP 的体外研究表明 TaOx 具有高细胞相容性和低溶出度。这项工作证实了基于 TaOx 的纳米粒子是 CT 的多功能造影剂。
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