JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يتم تصنيع الجسيمات النانوية أكسيد الحديد عن طريق إجراء هلام سول غير ية ومغلفة بجزيئات قصيرة أنيونية أو بوليمر. 10- ويُثبت استخدام علم المغنطيسية لرصد دمج الجسيمات النانوية المغنطيسية في الخلايا الجذعية البشرية والكائنات الحية في داخلها باستخدام مقياس مغناطيسي لعينة تهتز.

Abstract

جسيمات نانوية مغناطيسية، مصنوعة من أكسيد الحديد، تمثل مصلحة غريبة لمجموعة واسعة من التطبيقات الطبية الحيوية التي غالبا ما يتم استيعابها في الخلايا ثم تترك داخل. ويتمثل أحد التحديات في تقييم مصيرهم في البيئة داخل الخلايا بمنهجيات موثوقة ودقيقة. هنا، نقدم استخدام مقياس المغنطيسية العينة تهتز (VSM) لتحديد بدقة سلامة الجسيمات النانوية المغناطيسية داخل الخلايا عن طريق قياس لحظتها المغناطيسية. الخلايا الجذعية هي الأولى وصفت مع نوعين من الجسيمات النانوية المغناطيسية; الجسيمات النانوية لديها نفس النواة المنتجة عن طريق الميكروويف سريعة وفعالة القائمة على تخليق هلام سول غير ناظر وتختلف في طلاء: يتم مقارنة جزيء حمض الستريك شائعة الاستخدام إلى حمض polyacrylic. ثم يتم تحقيق تشكيل الخلايا ثلاثية الأبعاد عن طريق الطرد المركزي ويتم قياس اللحظة المغناطيسية لهذه الـ spheroids في أوقات مختلفة مع VSM. لحظة الحصول عليها هي بصمة مباشرة من سلامة الجسيمات النانوية ، مع انخفاض القيم التي تدل على تدهور الجسيمات النانوية. بالنسبة لكل من الجسيمات النانوية ، تقل اللحظة المغناطيسية خلال وقت الثقافة مما يكشف عن تحللها الحيوي. كما يظهر تأثير وقائي من طلاء حمض polyacrylic، بالمقارنة مع حمض الستريك.

Introduction

هناك اهتمام متزايد في الميزات المغناطيسية للجسيمات النانوية أكسيد الحديد لمجموعة واسعة من التطبيقات الطبية الحيوية. استجابتها للرنين المغناطيسي يجعلها عوامل التباين موثوقة للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، ميزة في الطب التجديدي حيث يمكن تتبع الخلايا المسماة بالجسيمات النانوية المغناطيسية في الجسم الحي بعد زرع1. باستخدام المجالات المغناطيسية، يمكن أيضا أن تسترشد الخلايا على مسافة؛ بهذه الطريقة، يمكن هندسة الخلايا spheroids2،3، حلقات4، أو أوراق5 مغناطيسيا وأيضا حفزت عن بعد6، وهو أصل في تطوير الأنسجة سقالة خالية. وتشمل مجموعة من الاحتمالات لهذه الجسيمات النانوية أيضا أنظمة تسليم المخدرات7,8 و المغناطيسية والمستحثة ضوئيا العلاج فرط الحرارة لقتل الخلايا السرطانية9,10,11. لجميع هذه التطبيقات، يتم دمج الجسيمات النانوية في البيئة البيولوجية إما عن طريق الحقن الوريدي أو عن طريق استيعاب مباشر في الخلايا ثم يتم تركها داخل، مما يشكك في مصيرها داخل الخلايا.

في تحليلات فيفو نقل فهم عام للمصير الجسيمات النانوية في الكائن الحي: عند الحقن في مجرى الدم، يتم التقاطها لأول مرة في الغالب من قبل الضامة للكبد (خلايا كوبفر)، الطحال ونخاع العظام، تتحلل تدريجيا، والانضمام إلى بركة الحديد للكائن الحي12،13،14،15،16،17،18،19. الملاحظات النوعية غير ممكنة إلا بسبب دوران الجسيمات النانوية في جميع أنحاء الكائن الحي. عادة، يمكن استخدام المجهر الإلكتروني الإرسال (TEM) لمراقبة الجسيمات النانوية بشكل مباشر ويمكن تحديد وجود الحديد في الأعضاء عن طريق الجرعة. في الآونة الأخيرة ، تم تقييم مصيرهم مباشرة على مجموعة من الخلايا ، وهذا يعني في دائرة قريبة مع عدم وجود هروب الحديد ، والسماح للقياس الكمي من التحولات الحيوية على مستوى الخلية20،21،22. ويمكن إجراء هذه القياسات من خلال تحليل الخصائص المغناطيسية للجسيمات النانوية التي ترتبط ارتباطاً وثيقاً بسلامتها الهيكلية. تذبذب العينة علم المغنطيسي (VSM) هو تقنية حيث تهتز العينة بشكل دوري بحيث لفائف قياس تدفق الناجمة يوفر لحظة المغناطيسي للعينة في المجال المغناطيسي التطبيقية. هذا الكشف المتزامن يسمح للقياس السريع ، وهو أحد الأصول لتحديد اللحظات المغناطيسية لعدد كبير من العينات20،21،22،23. ثم يعطي التوقيع المغناطيسي العياني الذي يسترجعه VSM نظرة عامة كمية عن العينة البيولوجية بأكملها المرتبطة مباشرة بحجم وهيكل الجسيمات النانوية. على وجه الخصوص، فإنه يوفر لحظة المغناطيسي في التشبع (أعرب في الاتحاد الاقتصادي والنقدي) من العينات، وهو تحديد كمي مباشر لعدد الجسيمات النانوية المغناطيسية الموجودة في العينة، على التوالي لخصائصها المغناطيسية المحددة.

وقد تبين أن معالجة داخل الخلايا من الجسيمات النانوية المغناطيسية يرتبط بإحكام إلى ميزاتها الهيكلية20. ويمكن التحكم في هذه الميزات عن طريق بروتوكولات التوليف الأمثل. كل بروتوكول يعرض مزايا وقيود. يتم تصنيع جسيمات أكسيد الحديد النانوية عادة في المحاليل مائي عن طريق coprecipitation من أيونات الحديد24. للتغلب على قيود الجسيمات النانوية تعدد التخصصات، وقد وضعت أساليب التوليف الأخرى مثل بوليول بوساطة سول هلام أساليب25. النهج غير المتخصصة من قبل التحلل الحراري يؤدي إلى إنتاج الجسيمات النانوية أكسيد الحديد جيدا جدا معايرة26. ومع ذلك، فإن استخدام كميات هائلة من المواد السطحية مثل الأوليلامين أو حمض الأوليك يعقد وظيفيتها ونقل المياه للتطبيقات الطبية الحيوية. لهذا السبب، ونحن توليف هذه الجسيمات النانوية المغناطيسية من خلال مسار هلام سول غير ية مما يؤدي إلى البلورة العالية، والنقاء والتكرار27. ينتج هذا البروتوكول جسيمات نانوية الحجم التي يتم التحكم فيها بشكل جيد ويمكن ضبطها من خلال تباين درجة الحرارة28. ومع ذلك، فإن الطريق غير مائي سول هلام بمساعدة الميكروويف لديه الحد الأقصى للجسيمات النانوية التي تم الحصول عليها من حوالي 12 نانومتر. ولن يتم تكييف هذا الإجراء للتطبيقات التي تستخدم الجسيمات المغناطيسية في درجة حرارة الغرفة. بالإضافة إلى التوليف الأساسي، ميزة رئيسية أخرى للنظر فيها هي طلاء. الكذب على سطح الجسيمات النانوية، يعمل الطلاء كجزيء الرسو، مما يساعد على استيعاب المستهدفة من الجسيمات النانوية، أو أنها يمكن أن تحمي الجسيمات النانوية من التدهور. منذ البنزيل الكحول بمثابة مصدر الأكسجين ويغاند في نفس الوقت، يتم إنتاج جسيمات نانوية عارية دون الحاجة إلى مواد سطحية إضافية أو يغاند. ثم يتم اسطح جسيمات النانو وظيفية بسهولة بعد التوليف دون عملية تبادل السطحي.

هنا، يتم تقييم نوعين من الجسيمات النانوية التي تمتلك نفس النواة وتختلف في الطلاء. يتم تصنيعها الأساسية باستخدام تقنية الميكروويف سريعة وعالية الكفاءة على أساس. الطلاء اثنين مقارنة تتكون من حمض الستريك، واحدة من أكثر تستخدم كعامل طلاء في التطبيقات الطبية الحيوية29،30، وحمض polyacrylic (PAA) ، وطلاء البوليمر مع عدد كبير من وظائف chelating. ثم يتم استخدام قياسات قياس المغنطيسية VSM أولاً لتحديد امتصاص الجسيمات النانوية من قبل الخلايا، ثم كتقييم مباشر للسلامة الهيكلية للجسيمات النانوية عند الاستيعاب الداخلي في الخلايا الجذعية. وتبين النتائج أن تركيز الحضانة يؤثر على امتصاص الجسيمات النانوية وأن الطلاء يؤثر على تدهورها، مع وجود عدد كبير من جزيئات الرسو من PAA التي تحمي القلب من التدهور.

Protocol

1. توليف الجسيمات النانوية المغناطيسية

  1. التوليف الأساسي – بمساعدة الميكروويف
    1. تذوب 400 ملغ من الحديد (الثالث) أسيتيlacetonate (> 99.9٪ في 10 مل من الكحول البنزيل (بكالوريوس، 99.8٪ داخل 30 مل أحادية الموجات الزجاج القارورة.
    2. زيادة درجة حرارة التعليق من 25 إلى 250 درجة مئوية في 20 دقيقة (بمعدل 11.25 درجة مئوية / دقيقة) والحفاظ عليه عند 250 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة باستخدام مفاعل الميكروويف.
    3. نقل الجسيمات النانوية الناتجة المعلقة في الكحول البنزيل إلى قارورة زجاجية وفصل الجسيمات النانوية باستخدام مغناطيس النيودميوم لمدة 30 دقيقة.
    4. غسل الترسبات في القارورة الزجاجية السابقة 100 مل مع 10 مل من ثنائي كلوروميثان، 1 M هيدروكسيد الصوديوم، الإيثانول، درجة الH 7 الماء (ثلاث مرات) باستخدام مغناطيس النيوديميوم لمدة 5 دقائق كل خطوة لتكوير الجسيمات النانوية وإزالة عظمى.
    5. ضبط تعليق الجسيمات النانوية في الماء إلى درجة الحموضة 2 باستخدام حمض الهيدروكلوريك M 1، ومن ثم الطرد المركزي في 100 مرشحات طاردة فائقة في 2200 x ز لمدة 10 دقيقة.
    6. إزالة الترشيح، إضافة 12 مل من 10-2 M حمض الهيدروكلوريك إلى حل الجسيمات النانوية والطرد المركزي في 100 مرشحات 100 KDa الطرد في 2200 × ز لمدة 10 دقيقة (ثلاث مرات). ثم تخفيف حل الجسيمات النانوية داخل 10 مل من حمض الهيدروكلوريك10 -2 M قبل الطلاء.
  2. طلاء
    1. تمييع 175 ملغ من حمض الستريك وحمض بولياكريل في الماء في درجة الحموضة 2 في قارورة زجاجية 100 مل وتعديل درجة الحموضة إلى 2 مع محلول حمض الهيدروكلوريك 1 M.
    2. إضافة جسيمات نانوية 10 مل مائي تشتت إلى الحل جزيء الطلاء، المقابلة لنسبة كتلة من 5 بين جزيء الطلاء والجسيمات النانوية. تهيج لمدة 2 ساعة تحت التحريك المغناطيسي في درجة حرارة الغرفة.
    3. بعد التفاعل، ضبط درجة الH إلى 7 مع 1 M هيدروكسيد الصوديوم.
    4. الطرد المركزي حل الجسيمات النانوية 3 مرات مع المياه deionized (DI) في 100 مرشحات 100 KDa طاردة للغاية في 2200 × ز لمدة 10 دقيقة؛ إزالة الترشيح وتمييع حل الجسيمات النانوية في 12 مل من المياه DI.

2. الثقافة ووضع العلامات المغناطيسي للخلايا الجذعية

  1. ثقافة الخلايا الجذعية المسكية البشرية (MSC) في كامل Mesenchymal الخلايا الجذعية نمو المتوسطة (MSCGM) في 37 درجة مئوية و 5٪ CO2. عندما تكون الخلايا في التقاء 90٪ ، أضف 10 مل من التربسين -EDTA قبل تسخينها عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لكل 150 سم قارورة مربعة واترك لمدة 2-3 دقائق لفصل الخلايا.
    1. لمعرفة متى يتم فصل الخلايا، لاحظ لهم مع المجهر حقل مشرق. إعادة تعليق الخلايا المنفصلة في MSCGM وتقسيمها إلى أربع قارورة 150 سم مربع. تضخيم الخلايا بهذه الطريقة حتى مرور 4 إلى 5.
  2. إعداد حل من الجسيمات النانوية المغناطيسية لوضع العلامات الخلية: تفريق التركيز المختار من الجسيمات النانوية أكسيد الحديد في مصل خال من روزويل بارك معهد النصب التذكاري المتوسط (RMPI-1640) دون الجلوتامين. يستخدم نظام RPMI لاحتضان الجسيمات النانوية (وخطوات الشطف ذات الصلة) حيث أن له قوة أيونية أقل من DMEM ويمنع بشكل أفضل أحداث تجميع الجسيمات النانوية.
  3. عندما تكون الخلايا في مرور 4 أو 5 و 90٪ التقاء، وإزالة المتوسطة MSCGM، وشطف الخلايا مع الدم مجانا RPMI (دون الجلوتامين) وإضافة 10 مل من الحديد أكسيد جزيئات نانوية حل لكل 150 سم2 قارورة الثقافة، وهو الحد الأدنى من حجم المطلوب لتغطية جميع الخلايا.
  4. احتضان في 37 درجة مئوية و 5٪ CO2 لمدة 30 دقيقة ثم تجاهل حل الجسيمات النانوية. غسل مرة واحدة مع المصل مجانا RPMI-1640 (لا الجلوتامين) واحتضان مع Dulbecco معدلة النسر المتوسط (DMEM) تكملها 10٪ FBS و 1٪ البنسلين-ستربتوميسين (25 مل لكل 150 سم2 قارورة) بين عشية وضحاها في 37 درجة مئوية و 5٪ CO2 للسماح بتمويل استيعاب الجسيمات النانوية.

3. تشكيل الخلايا الجذعية- spheroids

  1. إعداد حديثا خلية-spheroid ثقافة المتوسطة تتألف من DMEM ارتفاع الجلوكوز مع L-الجلوتامين تستكمل مع 50 ميكرومتر L-اسكوربيك حمض 2-الفوسفات, 0.1 ميكرومتر dexamethasone, 1 mM بيروفات الصوديوم, 0.35 mM L-proline, و 1٪ ملحق الثقافة العالمية التي تحتوي على الأنسولين, الإنسان Transferrin وحمض سيلينوس (ITS-Premixx).
  2. فصل MSCs المغناطيسي بإضافة 10 مل من 0.05٪ التربسين-EDTA قبل warmed عند 37 درجة مئوية لكل 150 سم2 قارورة لمدة 2-3 دقائق. عندما يتم فصل الخلايا، فورا تعطيل التربسين بإضافة 1/3 من حجم DMEM تستكمل مع 10٪ FBS و 1٪ البنسلين-ستريبتوميسين قبل warmed في 37 درجة مئوية.
  3. الطرد المركزي الخلايا المتفككة في 260 × ز لمدة 5 دقائق، وpirate وسائل الإعلام وإعادة تعليق الخلايا في حجم صغير (أقل من 1 مل لكل 150 سم مربع قارورة) من خلية- spheroid ثقافة المتوسطة مثل وجود 200،000 الخلايا في حوالي 50 ميكرولتر من المتوسط. عد رقم الخلية باستخدام مقياس الهيموسيت وضبط مستوى الصوت إذا لزم الأمر.
  4. إضافة 1 مل من الطازجة خلية-spheroid ثقافة المتوسطة في أنبوب مخروطي معقم 15 مل وإضافة حجم حل resuspended المقابلة ل 200،000 الخلايا.
  5. الطرد المركزي هذه الخلايا المسمى مغناطيسيا في 180 × ز لمدة 3 دقائق مثل تشكيل بيليه خلية في الجزء السفلي من الأنبوب والحفاظ على supernatant، وهو متوسطة ثقافة الخلية.
  6. فتح أنابيب قليلا للسماح تبادل الهواء واحتضان في 37 درجة مئوية مع 5٪ CO2 لمدة تصل إلى 21 يوما، و وقت الثقافة على طول الخلايا التي تشكل هيكل 3D متماسكة التي تؤدي إلى شكل كامل spheroid. تغيير الوسط مرتين في الأسبوع.
  7. في أيام معينة، وغسل spheroids مرتين مع العازلة cacodylate مصنوعة من 0.2 M cacodylate المخفف في المياه demineralized وإصلاحها باستخدام 2٪ غلوتارالديهيد في 0.1 M cacodylate العازلة المخففة في الماء المقطر لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. تخزين spheroids الثابتة في برنامج تلفزيوني حتى استخدامها لقياس VSM أو التصوير TEM. هذه الخطوة التثبيت توقف جميع العمليات البيولوجية ويسمح الحفظ على المدى الطويل.

4. القياس الكمي للجسيمات النانوية المغناطيسية في الحل وفي السيلولو باستخدام جهاز قياس مغناطيسي لعينة تهتز (VSM)

  1. ضع إما حجمًا معينًا من محلول الجسيمات النانوية المغناطيسية (بحد أقصى 10 ميكرولتر) أو خلية واحدة في حامل العينة المصمم خصيصًا ليلائم VSM.
  2. أدخل العينة في VSM وتفحص لإزاحة العينة. ضع العينة في الموضع المقابل لأقصى مغنطة.
  3. قم بإجراء القياس الأول في مجال مغناطيسي منخفض (بين -1500 Oe و +1500 Oe) بمعدل 20 أوي/ث.
  4. إجراء قياس ثانٍ في مجال مغناطيسي عالي (بين -000 30 أوي و+000 30 أوي) بمعدل 200 أوي/ث.

5. نقل المجهر الإلكتروني (TEM) تحليل

  1. بالنسبة إلى حلول الجسيمات النانوية، قم بإيداع 10 ميكرولتر من المحلول مائي على شبكة نحاسية مغلفة بالكربون واتركها تجف في درجة حرارة الغرفة.
  2. لجسيمات نانوية استيعابها في الخلايا، على النقيض من الخلايا الثابتة spheroids مع استخراج الشاي أولونغ (OTE) في 0.5٪ المخفف في 0.1 M cacodylate العازلة، بعد إصلاح مع 1٪ أوسوم تيتروبيك يحتوي على 1.5٪ سيانوفيرات البوتاسيوم ثم الجفاف في حمامات الإيثانول متدرج، المدرجة في ايبون. شريحة القطع الفائقة من 70 نانومتر وإيداعها على شبكات كوبر.
  3. التقاط الصور باستخدام المجهر الإلكتروني في 80 كيلوفولت مع التكبير من 1K لمراقبة الخلايا بأكملها إلى 40k لمراقبة مقصورات endosomal.

النتائج

باستخدام التوليف بمساعدة الميكروويف، يتم إنتاج الجسيمات النانوية المغناطيسية مع أحادية الديسبيرس 8.8 ± 2.5 نانومتر حجم الأساسية ومغلفة إما مع سترات أو PAA(الشكل 1A). ثم يتم احتضان الخلايا الجذعية مع هذه الجسيمات النانوية المنتشرة في وسط الثقافة في تركيز معين لمدة 30 دقيقة، مما ?...

Discussion

باستخدام توليف سريع وفعال قائم على الميكروويف، يمكن بسهولة توليف الجسيمات النانوية المغناطيسية، مع حجم تسيطر عليها، ومزيد من المغلفة مع جزيئات معينة. خطوة حاسمة هي لتخزين ملح الحديد والكحول البنزيل تحت فراغ للحفاظ على تشتت صغير في الحجم. يعمل الكحول البنزيل كما المذيبات و ligand في نفس الوق...

Disclosures

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

وقد حظي هذا العمل بدعم من الاتحاد الأوروبي (مشروع ERC-2014-CoG MaTissE #648779). الكتاب يود أن نعترف CNanoMat الفيزيائية الكيميائية وصف منصة جامعة باريس 13.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
0.05% Trypsin-EDTA (1x)Life Technologies25300-054
Benzyl alcohol for synthesisSigma Aldrich8.22259
DexamethasoneSigmaD4902Prepare a 1 mM stock solution diluted in Ethanol 100% and store at -20°C
Dichloromethane ≥99% stabilised, GPR RECTAPURVWR Chemicals23367
DMEM with Glutamax ILife Technologies31966-021No sodium pyruvate, no HEPES
Ethanol absoluteVWR20821.310
Fetal Bovine SerumLife Technologies10270-106
Formalin solution 10% neutral bufferedSigmaHT5012
Hydrochloric acid, 1.0N Standardized SolutionAlfa Aesar35640
Iron(III) acetylacetonate (> 99.9%)Sigma Aldrich517003
ITS Premix Universal Culture Supplement (20x)Corning354352
L-Ascorbic Acid 2-phosphateSigmaA8960Prepare a fresh concentrated solution (25 mM) diluted in distilled water
L-ProlineSigmaP5607Prepare a 175 mM stock solution diluted in distilled water and store at 4°C
Mesenchymal Stem Cell (MSC)LonzaPT-2501
Monowave glass vialAnton Paar82723_us
Microwave reactorAnton PaarMonowave 300
MSCGM BulletKit mediumLonzaPT-3001For the complete medium, add the provided BulletKit (containing serum, glutamine and antibiotics) to the MSCGM medium
PBS w/o CaCl2 w/o MgCl2Life Technologies14190-094
Penicillin (10.000U/mL)/Streptomicin (10.000µg/mL)Life Technologies15140-122
Poly(acrylic acid, sodium salt)Sigma Aldrich416010MW = 1200 g/mol
RPMI medium 1640, no GlutamineLife Technologies31870-025No sodium pyruvate, no HEPES
Sodium hydroxide, 1.0N Standardized SolutionAlfa Aesar35629
Sodium pyruvate solution 100mMSigmaS8636
Sterile conical centrifuge tubeFalcon35209715 mL tubes
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol redThermo Fisher Scientific25300054
Tri-sodium citrateVWR33615.268Prepare a 1 M stock solution diluted in distilled water and store at 4°C
Tri-Sodium Citrate Dihydrate, Certified AR for AnalysisSigma Aldrich10396430
Ultra centrifugal filterAmiconAC S510024

References

  1. Azevedo-Pereira, R. L., et al. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles as a tool to track mouse neural stem cells in vivo. Molecular Biology Reports. 46 (1), 191-198 (2019).
  2. Fayol, D., Frasca, G., Le Visage, C., Gazeau, F., Luciani, N., Wilhelm, C. Use of magnetic forces to promote stem cell aggregation during differentiation, and cartilage tissue modeling. Advanced Materials. 25 (18), 2611-2616 (2013).
  3. Kim, J. A., et al. High-throughput generation of spheroids using magnetic nanoparticles for three-dimensional cell culture. Biomaterials. 34 (34), 8555-8563 (2013).
  4. Yamamoto, Y., et al. Preparation of artificial skeletal muscle tissues by a magnetic force-based tissue engineering technique. Journal of Bioscience and Bioengineering. 108 (6), 538-543 (2009).
  5. Gonçalves, A. I., Rodrigues, M. T., Gomes, M. E. Tissue-engineered magnetic cell sheet patches for advanced strategies in tendon regeneration. Acta Biomaterialia. 63, 110-122 (2017).
  6. Du, V., et al. A 3D magnetic tissue stretcher for remote mechanical control of embryonic stem cell differentiation. Nature Communications. 8 (1), 400 (2017).
  7. Amiri, M., Salavati-Niasari, M., Pardakhty, A., Ahmadi, M., Akbari, A. Caffeine: A novel green precursor for synthesis of magnetic CoFe2O4 nanoparticles and pH-sensitive magnetic alginate beads for drug delivery. Materials Science and Engineering: C. 76, 1085-1093 (2017).
  8. Vangijzegem, T., Stanicki, D., Laurent, S. Magnetic iron oxide nanoparticles for drug delivery: applications and characteristics. Expert Opinion on Drug Delivery. 16 (1), 69-78 (2019).
  9. Cazares-Cortes, E., et al. Recent insights in magnetic hyperthermia: From the "hot-spot" effect for local delivery to combined magneto-photo-thermia using magneto-plasmonic hybrids. Advanced Drug Delivery Reviews. 138, 233-246 (2019).
  10. Espinosa, A., et al. Magnetic (Hyper)Thermia or Photothermia? Progressive Comparison of Iron Oxide and Gold Nanoparticles Heating in Water, in Cells, and in vivo. Advanced Functional Materials. 28 (37), 1803660 (2018).
  11. Plan Sangnier, A., et al. Targeted thermal therapy with genetically engineered magnetite magnetosomes@RGD: Photothermia is far more efficient than magnetic hyperthermia. Journal of Controlled Release. 279, 271-281 (2018).
  12. Pham, B. T. T., et al. Biodistribution and Clearance of Stable Superparamagnetic Maghemite Iron Oxide Nanoparticles in Mice Following Intraperitoneal Administration. International Journal of Molecular Sciences. 19 (1), (2018).
  13. Kolosnjaj-Tabi, J., et al. Biotransformations of magnetic nanoparticles in the body. Nano Today. 11 (3), 280-284 (2016).
  14. Bargheer, D., et al. The distribution and degradation of radiolabeled superparamagnetic iron oxide nanoparticles and quantum dots in mice. Beilstein Journal of Nanotechnology. 6, 111-123 (2015).
  15. Freund, B., et al. A simple and widely applicable method to 59Fe-radiolabel monodisperse superparamagnetic iron oxide nanoparticles for in vivo quantification studies. ACS Nano. 6 (8), 7318-7325 (2012).
  16. Singh, S. P., Rahman, M. F., Murty, U. S. N., Mahboob, M., Grover, P. Comparative study of genotoxicity and tissue distribution of nano and micron sized iron oxide in rats after acute oral treatment. Toxicology and Applied Pharmacology. 266 (1), 56-66 (2013).
  17. Levy, M., et al. Long term in vivo biotransformation of iron oxide nanoparticles. Biomaterials. 32 (16), 3988-3999 (2011).
  18. Briley-Saebo, K., et al. Hepatic cellular distribution and degradation of iron oxide nanoparticles following single intravenous injection in rats: implications for magnetic resonance imaging. Cell and Tissue Research. 316 (3), 315-323 (2004).
  19. Gu, L., Fang, R. H., Sailor, M. J., Park, J. H. In vivo Clearance and Toxicity of Monodisperse Iron Oxide Nanocrystals. ACS Nano. 6 (6), 4947-4954 (2012).
  20. Sangnier, A. P., et al. Impact of magnetic nanoparticle surface coating on their long-term intracellular biodegradation in stem cells. Nanoscale. , (2019).
  21. Mazuel, F., et al. Magneto-Thermal Metrics Can Mirror the Long-Term Intracellular Fate of Magneto-Plasmonic Nanohybrids and Reveal the Remarkable Shielding Effect of Gold. Advanced Functional Materials. 27 (9), 1605997 (2017).
  22. Van de Walle, A., et al. Biosynthesis of magnetic nanoparticles from nano-degradation products revealed in human stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (10), 4044-4053 (2019).
  23. Mazuel, F., et al. Massive Intracellular Biodegradation of Iron Oxide Nanoparticles Evidenced Magnetically at Single-Endosome and Tissue Levels. ACS Nano. 10 (8), 7627-7638 (2016).
  24. Bee, A., Massart, R., Neveu, S. Synthesis of very fine maghemite particles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 149 (1), 6-9 (1995).
  25. Feldmann, C., Jungk, H. O. Polyol-Mediated Preparation of Nanoscale Oxide Particles. Angewandte Chemie International Edition. 40 (2), 359-362 (2001).
  26. Hyeon, T., Lee, S. S., Park, J., Chung, Y., Na, H. B. Synthesis of Highly Crystalline and Monodisperse Maghemite Nanocrystallites without a Size-Selection Process. Journal of the American Chemical Society. 123 (51), 12798-12801 (2001).
  27. Pinna, N., Grancharov, S., Beato, P., Bonville, P., Antonietti, M., Niederberger, M. Magnetite Nanocrystals: Nonaqueous Synthesis, Characterization, and Solubility. Chemistry of Materials. 17 (11), 3044-3049 (2005).
  28. Richard, S., et al. USPIO size control through microwave nonaqueous sol-gel method for neoangiogenesis T2 MRI contrast agent. Nanomedicine. 11 (21), 2769-2797 (2016).
  29. Ngo, A. T., Pileni, M. P. Assemblies of Ferrite Nanocrystals: Partial Orientation of the Easy Magnetic Axes. The Journal of Physical Chemistry B. 105 (1), 53-58 (2001).
  30. Li, L., et al. Effect of synthesis conditions on the properties of citric-acid coated iron oxide nanoparticles. Microelectronic Engineering. 110, 329-334 (2013).
  31. Sun, X., et al. Tracking stem cells and macrophages with gold and iron oxide nanoparticles - The choice of the best suited particles. Applied Materials Today. 15, 267-279 (2019).
  32. Buchner, M., Höfler, K., Henne, B., Ney, V., Ney, A. Tutorial: Basic principles, limits of detection, and pitfalls of highly sensitive SQUID magnetometry for nanomagnetism and spintronics. Journal of Applied Physics. 124 (16), 161101 (2018).
  33. Wilhelm, C., Gazeau, F., Bacri, J. C. Magnetophoresis and ferromagnetic resonance of magnetically labeled cells. European Biophysics Journal. 31 (2), 118-125 (2002).
  34. Jing, Y., et al. Quantitative intracellular magnetic nanoparticle uptake measured by live cell magnetophoresis. The FASEB Journal. 22 (12), 4239-4247 (2008).
  35. Van de Walle, A., et al. Real-time in situ magnetic measurement of the intracellular biodegradation of iron oxide nanoparticles in a stem cell-spheroid tissue model. Nano Research. , (2020).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

168

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved