Biologisch afbreekbare anorganische opconversie nanokristallen ontwikkeld voor in vivo toepassingen

Met lanthanide gedoteerde anorganische upconversion nanokristallen (UCNC’s) trekken meer aandacht, aangezien ze potentiële fluorescerende diagnostische en therapeutische middelen zijn voor in vivo toepassingen, waaronder biologische beeldvorming en ziektetherapie.

Alle momenteel beschikbare met lanthanide gedoteerde anorganische UCNC’s, zoals geïllustreerd door de meest presentatieve b-NaYF₄: Yb / Er, zijn niet biologisch afbreekbaar en kunnen dus niet onschadelijk worden geëlimineerd uit het lichaam van levende organismen binnen een redelijke tijdsperiode, waardoor hun klinische vertalingen bijna onmogelijk zijn.

In een studie gepubliceerd in ACS Nanorapporteerde de onderzoeksgroep onder leiding van prof.Hong Maochun van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) van de Chinese Academy of Sciences een nieuwe klasse van rood-emitterende biologisch afbreekbare UCNC’s op basis van Yb³⁺/ Eh³⁺-gedoteerd anorganisch kaliumheptafluozirconaat (K₃ZrF₇: Yb / Er) met dynamisch “zacht” kristalrooster dat in water oplosbaar is [ZrF7]^3- cluster en K⁺ kation.

De onderzoekers ontdekten dat deze opstelling van K₃ZrF₇kristalrooster maakt de bereiding mogelijk van een familie van rood-emitterende biologisch afbreekbare anorganische UCNC’s na gesubstitueerde Yb³⁺/ Eh³⁺ doping in de hostmatrix met hoge symmetrie.

Met name de rood-emitterende K₃ZrF₇: Yb / Er UCNC’s vertonen een pH-afhankelijke biologische afbraakcapaciteit bij blootstelling aan water, zowel in vitro als in vivo, en waarvan de snelle biologische afbraaksnelheid, gecontroleerd met behulp van de intrinsieke rode upconversieluminescentie (UCL), kan worden aangepast door de pH te veranderen waarde tijdens afbraakproces.

Door middel van histopathologische en elementaire analyses ontdekten de onderzoekers ook dat de uiteindelijke biologische afbraakproducten van K₃ZrF₇: Yb / Er UCNC’s kunnen in korte tijd snel uit de lichamen van muizen worden uitgescheiden zonder duidelijke toxiciteit voor hun spieren en belangrijkste organen, in schril contrast met het niet-afbreekbare b-NaYF₄: Yb / Er UCNC’s die zich voornamelijk ophopen in de belangrijkste organen van muizen.

Deze studie biedt ondubbelzinnig de mogelijkheid om een ​​familie van UCL-diagnostische en therapeutische middelen te produceren die in vivo biologisch afbreekbaar zijn gedurende een redelijke periode na uitvoering van hun biologische toepassingen, wat ook een toename van de onderzoeksinteresse naar biologisch afbreekbaar Ln stimuleert.³⁺-gedoteerde anorganische UCNC’s voor verschillende biomedische toepassingen en profiteren van hun toekomstige klinische vertalingen.