Síntese Rápida de Nanopartículas BiF3@Ln (Gd, Yb, Er) Revestidas com PVP para Imageamento CT Avançado de Baixa Toxicidade

Resumo

A tomografia computadorizada por raios X (CT) tem sido amplamente usada na prática clínica, e agentes de contraste como Iohexol são frequentemente usados para melhorar o contraste da imagem CT entre tecido normal e doente. No entanto, tais agentes de contraste podem ter alguma toxicidade. Assim, novos agentes de contraste para CT são urgentemente necessários. Devido ao alto número atômico (Z = 83), baixo custo, boa segurança biológica e grande propriedade de atenuação de raios X (5,74 cm² kg⁻¹ a 100 keV), o bismuto ganhou grande interesse de pesquisadores no campo de agentes de contraste de CT nanoestruturados. Aqui, sintetizamos nanopartículas (NPs) BiF₃: Ln@PVP com tamanho médio de partícula de cerca de 380 nm. Após revesti-las com polivinilpirrolidona (PVP), as NPs BiF₃: Ln@PVP possuíam boa estabilidade e grande biocompatibilidade. Enquanto isso, comparado com o agente de contraste clínico Iohexol, as NPs BiF₃: Ln@PVP mostraram contraste superior de imagem CT in vitro. Subsequentemente, após injeção in situ com NPs BiF₃: Ln@PVP, o valor CT do local do tumor após a injeção foi significativamente maior que o antes da injeção (o valor CT da pré-injeção e pós-injeção foi 48,9 HU e 194,58 HU, respectivamente). A morfologia do trato gastrointestinal (GI) pode ser claramente observada ao longo do tempo após administração oral de NPs BiF₃: Ln@PVP. Finalmente, as NPs BiF₃: Ln@PVP foram completamente eliminadas do trato GI de camundongos dentro de 48 h de administração oral sem dano óbvio ao trato GI. Em resumo, nossas NPs BiF₃: Ln@PVP facilmente sintetizadas podem ser usadas como um potencial agente de contraste clínico e podem ter amplas perspectivas de aplicação em imagem CT.

Introdução

A tomografia computadorizada por raios X (CT) pode imaginar tecidos e órgãos internos de forma transversal com alta resolução e baixo preço. Assim, é um meio importante para diagnosticar doenças respiratórias, doenças digestivas e doenças do sistema urinário. No entanto, a CT às vezes tem baixo contraste entre tecidos doentes e normais. Assim, agentes de contraste como Iohexol são amplamente usados na prática clínica para aumentar especificamente a atenuação de raios X de tecidos doentes. No entanto, os agentes de contraste clínicos são frequentemente usados em grandes doses devido à baixa sensibilidade dos detectores de CT. Além disso, agentes de contraste comerciais baseados em iodo têm metabolismo extremamente rápido no corpo e efeitos colaterais graves, incluindo eventos cardíacos e nefrotoxicidade; estas questões limitam seu uso clínico e devem ser resolvidas urgentemente.

Nanomateriais têm mostrado amplas perspectivas de aplicação em remediação ambiental, aplicações fotovoltaicas, catalisadores, etc. Por exemplo, Balati et al. sintetiram um fotocatalisador heteroestruturado (HBTiO₂/RBIHM-MoS₂) usando ablação a laser pulsado em líquido (PLAL) seguido por irradiação de micro-ondas. Nanomateriais também têm sido amplamente usados na medicina, incluindo imagem e tratamento.

Ouro (Au), tântalo (Ta), platina (Pt) e outros elementos com alta atenuação de raios X ganharam o interesse de pesquisadores, e nanomateriais sintetizados a partir destes elementos têm sido bem pesquisados como potenciais agentes de contraste para imagem CT. No entanto, seu alto preço e biossegurança incerta limitam seu uso adicional. Bismuto (Bi) é bem conhecido como um elemento biosseguro com baixo custo. Tem sido usado na prática clínica e desempenha um papel crítico na terapia de combinação para Helicobacter pylori e outras doenças, incluindo doença hepática crônica, úlceras gástricas e duodenais. Tem grande segurança biológica e tolerância durante o tratamento. Além disso, Bi tem sido usado na preparação de agentes de contraste nanoestruturados como NPs HA-BiO, Bi₂S₃, BION e Bi₂Te₃ devido ao seu alto número atômico (Z = 83) e excelente capacidade de atenuação de raios X (5,74 cm² kg⁻¹ a 100 keV).

Por exemplo, Mohsen Mahvi et al. sintetizaram nanoflocos de Bi₂Te₃ via processo poliol assistido por micro-ondas que mostraram um coeficiente de atenuação de raios X melhor que o Iohexol comercial. Assim, Bi é um elemento promissor para construir agentes de contraste de CT de alto desempenho. No entanto, a preparação de nanocontrastes baseados em Bi é complicada.

Aqui, combinamos Bi com lantânides (Gd, Yb, Er) via um protocolo simples e de baixo custo para fabricar nanopartículas (NPs) BiF₃: Ln@PVP. Então investigamos seu potencial para gerar contraste para imagem CT. Após revestir as amostras com PVP, as NPs BiF₃: Ln@PVP mostraram boa estabilidade e baixa toxicidade biológica. Estas amostras exibem melhor atenuação de raios X que o Iohexol comercial in vitro, têm bom contraste in vivo e oferecem ótima imagem CT do trato gastrointestinal (GI). Importante, após 48 h de administração oral de BiF₃: Ln@PVP, as nanopartículas foram completamente excretadas do corpo sem dano óbvio a órgãos vitais como fígado e rins. Acreditamos que nosso trabalho pode fornecer uma nova base teórica para o uso clínico de agentes de contraste de CT nanoestruturados.

Métodos

Todos os protocolos experimentais, incluindo experimentos com animais, foram aprovados pelo comitê de ética da Universidade de Xiamen na Província de Fujian, China.

Materiais e Reagentes

Nitrato de bismuto pentahidratado (Bi(NO₃)₃·5H₂O, ≥ 99,99%), fluoreto de amônio (NH₄F, ≥ 99,99%), nitrato de itérbio hexahidratado (Yb(NO₃)₃·6H₂O, ≥ 99,9%), nitrato de érbio hexahidratado (Er(NO₃)₃·6H₂O, ≥ 99,9%), nitrato de gadolínio hexahidratado (Gd(NO₃)₃·6H₂O, ≥ 99,9%), polivinilpirrolidona (PVP, ≥ 99,0%) e Iohexol (≥ 99,0%) foram comprados da Aladdin Reagents (Xangai, China). O kit de coloração live-dead e kit de contagem celular-8 (CCK-8) foram comprados da Yeasen (Xangai, China). O meio RPMI 1640, penicilina, estreptomicina e soro fetal bovino (FBS) foram comprados da Gibco (Nova York, EUA).

Fabricação de NPs BiF₃: Ln@PVP

As NPs BiF₃: Ln@PVP foram sintetizadas via abordagem hidrotérmica. Em detalhes, 1 mmol Ln(NO₃)₃ (Ln = Yb, Er e Gd), e 1 mmol Bi(NO₃)₃ foram dissolvidos em uma solução de 35 mL incluindo 5 mL de água desionizada (DI) e 30 mL de glicol etileno para formar uma solução transparente A. Esta foi então misturada com 0,5 g de PVP (M_W = 10.000) e agitada à temperatura ambiente por 10 min. NH₄F (20 mmol) foi dissolvido em 10 mL DI para formar solução B. A solução B foi então despejada na solução A, e uma solução de mistura branca C foi formada após agitação por 20 min. A solução C foi então colocada em um autoclave de 50 mL e aquecida a 180 °C por 24 h. A temperatura caiu naturalmente para temperatura ambiente após 24 h. Finalmente, as amostras foram centrifugadas (8000 rpm, 3 min) e enxaguadas por DI e álcool para lavar as substâncias não reagidas. As últimas amostras foram coletadas por liofilização.

Caracterização de NPs BiF₃: Ln@PVP

A morfologia das NPs BiF₃: Ln@PVP foi detectada por microscopia eletrônica de transmissão (TEM, TECNAI G20 F30 TWIN, Oxford) com tensão de operação de 300 kV. A composição das nanopartículas foi analisada por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) no TEM incluindo análise de mapeamento. A espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR, Thermo Scientific Nicolet iN10 MX spectrometer, EUA) foi usada para distinguir os grupos funcionais das amostras. As estruturas cristalinas e características de fase das NPs BiF₃: Ln@PVP usaram difração de raios X em pó (XRD, D8 Advance) com radiação Cu Kα sob condições de 40 kV e 40 mA. A distribuição de tamanho das nanopartículas dispersas em DI e PBS (pH 7,4) foi investigada por espalhamento dinâmico de luz (DLS, Brookhaven Instruments-Omni, EUA).

Linha Celular e Cultura Celular: Células HepG2 foram do Banco de Células da Academia Chinesa de Ciências (Xangai, China). As células foram cultivadas em meio RPMI 1640 contendo 10% soro fetal bovino (FBS) e 1% penicilina-estreptomicina sob condições de 37 °C e 5% CO₂. O meio de cultura foi substituído a cada dois dias.

Citocompatibilidade de NPs BiF₃: Ln@PVP In Vitro

A citocompatibilidade das NPs BiF₃: Ln@PVP in vitro foi estimada por um ensaio live-dead e ensaio CCK-8. Em detalhes, as células HepG2 foram coletadas e semeadas em pratos de confocais a 5,0 × 10⁵. As células foram então cultivadas durante a noite. As suspensões de NPs BiF₃: Ln@PVP foram então adicionadas às células em diferentes concentrações (100, 200 e 400 μg/mL) e definidas como grupos experimentais. Enquanto isso, meio sem nanopartículas foi adicionado e definido como grupo controle. Subsequentemente, ambos os grupos experimentais e de controle foram cultivados por 24 h. Após 24 h, removemos suavemente o meio original e o ensaio live-dead foi então realizado de acordo com o protocolo fornecido pelo fabricante. Brevemente, as células vivas foram marcadas via Calceína-AM, enquanto as células mortas foram coradas por iodeto de propídio (PI); as células foram então observadas sob um microscópio confocal (Nikon, Japão).

Um ensaio CCK-8 foi realizado para determinar ainda mais a citotoxicidade das NPs BiF₃: Ln@PVP in vitro. Em detalhes, as células HepG2 foram coletadas e semeadas em uma placa de 96 poços com 3000 células por poço e cultivadas em uma incubadora durante a noite. Diferentes concentrações de NPs BiF₃: Ln@PVP (0, 25, 50, 100, 200 e 400 μg/mL) foram misturadas com as células e cultivadas por 24 h. O reagente CCK-8 (10 μL) foi adicionado em cada poço e incubado por 2 h a 37 °C. Mais tarde, os valores OD de cada poço foram medidos a 450 nm por um Leitor de Microplacas SPECTRA max (modelo 680, Bio-Rad, Tóquio, Japão), e a viabilidade celular de cada concentração foi calculada de acordo com a fórmula fornecida pelo fabricante. Estes experimentos foram repetidos três vezes.

Animais

Camundongos fêmeas BALB/c nu (4 a 6 semanas de idade) foram obtidos do Centro de Animais de Laboratório da Universidade de Xiamen (Xiamen, China). Os camundongos foram criados em ambiente estéril e mantidos para um ciclo de 12 h luz/escuro. Os animais foram injetados com células HepG2 (1,0 × 10⁷/mL) subcutaneamente para induzir formação de tumor. Todos os experimentos com animais neste trabalho foram conduzidos de acordo com o protocolo aprovado pelo Comitê de Cuidado e Uso de Animais da Universidade de Xiamen.

Biocompatibilidade de NPs BiF₃: Ln@PVP In Vivo

Análise histológica foi usada para observar a biocompatibilidade das NPs BiF₃: Ln@PVP in vivo. Camundongos do grupo experimental foram injetados com uma suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP a 200 mg/kg através da veia da cauda; camundongos controle foram injetados intravenosamente com o mesmo volume de PBS. Após 24 h, os principais órgãos incluindo corações, fígados, baços, pulmões, rins e cérebros foram imediatamente removidos após os camundongos serem sacrificados. Todos os órgãos foram fixados com fixativo de paraformaldeído a 4% por 12 h e então incluídos em parafina e fatiados. Finalmente, coloração hematoxilina-eosina (H&E) foi realizada. A morfologia dos órgãos foi avaliada e capturada por um microscópio de fluorescência vertical (Leica DM2700 P, Alemanha).

Desempenho CT de NPs BiF₃: Ln@PVP In Vitro e In Vivo

Para estudar a aplicação de NPs BiF₃: Ln@PVP em imagem CT in vitro, suspensões de NPs BiF₃: Ln@PVP e Iohexol foram preparadas e diluídas a 0, 0,625, 1,25, 2,5, 5,0, 10,0 e 20,0 mg/mL e colocadas em tubos Eppendorf de 0,3 mL. As imagens CT e os valores CT correspondentes das suspensões de NPs BiF₃: Ln@PVP e Iohexol foram obtidos e registrados por um instrumento de CT de raios X (Siemens) com tensão de operação de 50 kV e 80 kV, respectivamente. Em seguida, a capacidade de imagem CT de NPs BiF₃: Ln@PVP in vivo foi estudada; A suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP foi injetada intratumoralmente em camundongos nu portadores de tumor a 200 mg/kg (100 μL). Subsequentemente, os camundongos foram anestesiados e a máquina de CT de raios X (Siemens, 80 kV, 88 μA) foi usada para capturar imagens CT antes e depois da administração de BiF₃: Ln@PVP.

Desempenho CT de NPs BiF₃: Ln@PVP no Trato GI e Análise Histológica

Para explorar ainda mais o valor de NPs BiF₃: Ln@PVP em imagem CT, os camundongos foram jejumados durante a noite e administrados oralmente uma suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP (300 μL, 20 mg/mL) através de um tubo gástrico. Os camundongos foram então anestesiados intraperitonealmente com hidrato de cloral. Em seguida, imagens GI em diferentes intervalos (0, 15 min, 30 min, 120 min, 6 h, 12 h, 24 h e 48 h) foram capturadas a 80 kV. Finalmente, modelos 3D dos camundongos foram reconstruídos via a máquina de CT. Os camundongos foram então sacrificados e os estômagos, intestinos delgados e intestinos grossos foram removidos e fixados com paraformaldeído a 4% por 12 h. Eles foram então incluídos em parafina e seccionados antes da coloração H&E para avaliar a toxicidade gastrointestinal de NPs BiF₃: Ln@PVP.

Análise Estatística

Dados foram analisados usando ANOVA unidirecional; um valor P < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo em todas as análises (nível de confiança de 95%).

Resultados e Discussão

Fabricação e Propriedades Físico-Químicas das NPs BiF₃: Ln@PVP

Primeiro, as NPs BiF₃: Ln@PVP foram preparadas através de uma reação hidrotérmica (Esquema 1). A Figura 1A mostra a morfologia das NPs BiF₃: Ln@PVP por TEM. As NPs BiF₃: Ln@PVP têm uma estrutura esférica uniforme. O tamanho médio das NPs BiF₃: Ln@PVP é de cerca de 380 nm e é uniformemente disperso. A figura inserida mostra que as nanopartículas têm uma distribuição de tamanho de partícula relativamente estreita (canto inferior direito). A composição das NPs BiF₃: Ln@PVP foi analisada por EDS após avaliar a morfologia das NPs BiF₃: Ln@PVP. A Figura 1B-F mostra uma imagem de campo escuro das NPs BiF₃: Ln@PVP tirada antes da análise elemental. Os resultados mostram que nossas nanopartículas são compostas principalmente de Gd, Yb, Er e elementos Bi, indicando que as NPs BiF₃: Ln@PVP foram sintetizadas com sucesso.

PVP é um estabilizador eficaz para melhorar a biocompatibilidade e estabilidade de nanomateriais. Portanto, modificamos nossas nanopartículas com PVP como relatado anteriormente. Espectros FTIR foram usados para determinar se o PVP foi revestido com sucesso na superfície das nanopartículas (Fig. 2). Havia picos de absorção forte do grupo C=O e picos do grupo C-N em 1658 e 1293 cm⁻¹, respectivamente. Estes eram do PVP indicando que o revestimento de PVP na superfície das nanopartículas estava completo. O padrão XRD das NPs BiF₃: Ln@PVP são mostrados na Fig. 3. A Figura 3A mostra que todos os picos são bem correspondidos com o cartão padrão de dados BiF₃: Ln (PDF 74-0144) demonstrando ainda que as NPs BiF₃: Ln@PVP foram preparadas com sucesso. Os parâmetros atômicos da estrutura BiF₃ podem ser usados como parâmetros iniciais no cartão cif padrão via software Diamond. A estrutura padrão rendeu PDF 74-0144, a = b = c = 5,865 Å, V = 201,75(3) Å, e densidade (c) = 8,755. A estrutura cristalina de BiF₃ vista do eixo C tem camadas empilhadas na direção perpendicular ao eixo A (Fig. 4B), e a vista de uma única estrutura do eixo A mostra Bi no centro do átomo (Fig. 4C). Estes resultados indicam que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm uma boa estrutura cristalina, e o revestimento de superfície apenas influencia ligeiramente a estrutura cristalina das NPs BiF₃: Ln@PVP.

Estabilidade e Citocompatibilidade de NPs BiF₃: Ln@PVP

Como o tamanho de dispersão de nanopartículas pode afetar a interação com sistemas biológicos, é necessário estudar o tamanho de dispersão de nanopartículas em diferentes soluções. A Figura 4A, B mostra que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm uma distribuição relativamente estreita em DI e PBS (pH = 7,4), indicando que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm boa estabilidade em diferentes soluções. Assim, são adequadas para aplicações biológicas.

A citotoxicidade das NPs BiF₃: Ln@PVP foi estudada após provar que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm boa estabilidade em diferentes soluções. O experimento live-dead avaliou a citotoxicidade das NPs BiF₃: Ln@PVP. Nenhuma fluorescência vermelha óbvia foi observada quando a concentração da suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP atingiu 400 µg/mL e foi cultivada com células HepG2 por 24 h (comparado com o grupo controle; Fig. 4C). Isso indica que não houve morte celular significativa no grupo experimental. Subsequentemente, um ensaio CCK-8 foi realizado para estudar ainda mais a citotoxicidade das NPs BiF₃: Ln@PVP. A Figura 4D mostra a viabilidade celular de células HepG2 incubadas com várias concentrações de suspensões de NPs BiF₃: Ln@PVP por 24 h, os grupos experimentais de células HepG2 todos tiveram viabilidades celulares relativamente altas. Além disso, a viabilidade celular foi tão alta quanto 85,96% quando a concentração da suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP atingiu 400 μg/mL. Estes resultados demonstraram que as NPs BiF₃: Ln@PVP possuíam biocompatibilidade favorável in vitro, o que pode ser atribuído ao revestimento de PVP na superfície das NPs BiF₃: Ln@PVP.

Biocompatibilidade de NPs BiF₃: Ln@PVP In Vivo

Além de baixa citotoxicidade, boa biocompatibilidade in vivo é outra condição necessária para o uso clínico de agentes de contraste. Assim, a suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP foi preparada e injetada nos camundongos a 200 mg/kg (100 μL) através da veia da cauda. O mesmo volume de solução PBS foi injetado e definido como grupo controle. Após 24 h, os camundongos foram sacrificados, e órgãos principais foram excisados durante necropsia. A coloração H&E foi realizada para avaliar a toxicidade sistêmica. A Figura 5 mostra nenhuma anormalidade patológica óbvia após administração de NPs BiF₃: Ln@PVP por 24 h. Estes resultados indicam que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm boa biocompatibilidade, o que é consistente com a baixa citotoxicidade mostrada acima.

Capacidade de NPs BiF₃: Ln@PVP em Imagem CT In Vitro

Elementos com altos números atômicos geralmente têm altos efeitos de contraste devido à sua grande atenuação de raios X. Por exemplo, agentes de contraste preparados a partir de metais preciosos com alto número atômico (Au, Ag, etc.) têm excelentes efeitos de imagem CT como relatado anteriormente. Portanto, um tipo promissor de agente de contraste pode ser considerado. No entanto, seu alto custo limita sua aplicação clínica adicional. Bismuto tem boa segurança biológica e baixo custo, com grande capacidade de atenuação de raios X. Aqui, para avaliar o efeito de agente de contraste das NPs BiF₃: Ln@PVP, comparamos a capacidade de atenuação de raios X das NPs BiF₃: Ln@PVP com a solução de agente de contraste comercial Iohexol in vitro. A Figura 6A, B mostra as imagens CT correspondentes de BiF₃: Ln@PVP e Iohexol sob diferentes tensões de operação (50 kV e 80 kV, respectivamente). A Figura 6A, B indica que o nível de cinza da imagem muda gradualmente de tom preto para tom branco à medida que a concentração das suspensões aumentava. No entanto, na mesma concentração, BiF₃: Ln@PVP tem um tom mais brilhante que Iohexol porque o coeficiente de atenuação de raios X de Bi é maior que I (Bi é 5,74 cm² kg⁻¹ e I é 1,94 cm² kg⁻¹ a 100 keV).

A Figura 6C mostra que o valor CT (Unidade Hounsfield, HU) aumenta linearmente com o aumento da concentração de NPs BiF₃: Ln@PVP e Iohexol (ambos R² > 0,99) independentemente da tensão de operação. O valor CT da concentração de massa unitária de NPs BiF₃: Ln@PVP é muito maior que o de Iohexol (1,5 e 1,7 vezes maior que o de 50 kV e 80 kV, respectivamente). Estes resultados indicam que as NPs BiF₃: Ln@PVP podem fornecer melhor efeito de contraste nas mesmas doses versus Iohexol comercial; estes dados confirmam que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm boa capacidade de imagem CT in vitro, o que é de grande significância porque pode reduzir a quantidade de agente de contraste enquanto garante bons efeitos de imagem. Isso pode reduzir significativamente a toxicidade e efeitos colaterais.

Efeito de Contraste de NPs BiF₃: Ln@PVP em Imagem CT In Vivo

A suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP foi então injetada intratumoralmente em camundongos portadores de tumor (200 mg/kg, 100 µL) para avaliar o efeito de contraste das NPs BiF₃: Ln@PVP em imagem CT in vivo. Uma forte mudança de intensidade de sinal é detectada versus linha de base na mesma área do tumor após 1 h de administração de suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP (Fig. 7A). Enquanto isso, a Fig. 7B mostra que o valor CT de pós-injeção (184,58 HU) é muito maior que pré-injeção (48,9 HU). Isso se deve ao aumento no coeficiente de atenuação de raios X do tecido tumoral após as NPs BiF₃: Ln@PVP serem distribuídas no tecido tumoral. Os resultados indicam que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm grande capacidade de imagem CT in vivo.

Desempenho de Imagem CT do Trato GI de NPs BiF₃: Ln@PVP e Sua Toxicidade GI

Encorajados pelos resultados promissores acima, fomos motivados a avaliar ainda mais a aplicação potencial de NPs BiF₃: Ln@PVP em imagem CT. Como um método comum de imagem não invasiva, a CT desempenha um papel vital no diagnóstico de doenças GI e formulação de planos de tratamento devido ao seu processamento de imagem conveniente, sem dano tecidual e indolor para pacientes. O agente de contraste de sulfato de bário comumente usado é geralmente usado junto com pó aerogênico. Devido às diferentes densidades produzidas pelas duas substâncias, o trato GI nem sempre pode ser claramente exibido resultando em diagnósticos perdidos, o que limita seu uso clínico. Assim, é de grande significância explorar agentes de contraste GI de alta eficiência que não requerem assistência adicional. Neste trabalho, exploramos o efeito de NPs BiF₃: Ln@PVP no trato GI em camundongos nu.

A Figura 8A mostra que a forma do estômago e intestino delgado tornou-se visível após administração oral de suspensão de NPs BiF₃: Ln@PVP (20 mg/mL, 300 μL) por 15 min. Aos 30 min, as NPs BiF₃: Ln@PVP foram metabolizadas com a peristalse do estômago. A morfologia do estômago enfraqueceu. Aos 120 min, a maioria das NPs BiF₃: Ln@PVP foi metabolizada do estômago, e apenas o contorno restante do estômago era visível. As NPs BiF₃: Ln@PVP começaram a aparecer no contorno do intestino grosso a 6 h, indicando que as nanopartículas começaram a se enriquecer no intestino grosso; a morfologia do intestino grosso era claramente visível a 12 h. A maioria das NPs BiF₃: Ln@PVP foi excretada e apenas uma pequena parte permanece a 24 h. Não pudemos observar a morfologia GI no intervalo de 48 h, indicando que todas as NPs BiF₃: Ln@PVP foram excretadas do trato GI. Após as nanopartículas serem completamente excretadas do trato GI, os camundongos foram sacrificados e o estômago, intestino delgado e intestino grosso foram removidos para um ensaio H&E para avaliar a toxicidade GI das NPs BiF₃: Ln@PVP. A Figura 8B mostra nenhuma mudança histológica óbvia no estômago, intestino delgado ou intestino grosso após 48 h de administração oral de NPs BiF₃: Ln@PVP demonstrando que as NPs BiF₃: Ln@PVP não têm toxicidade significativa ao trato GI. Estes resultados indicam que as NPs BiF₃: Ln@PVP podem ser usadas como um potencial agente de contraste CT para o trato GI para melhorar o desempenho de imagem CT do trato GI, enquanto não têm toxicidade óbvia ao trato GI.

Estes resultados indicam que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm potencial como agentes de contraste CT clínicos para imagem de tumor e gastrointestinal. No entanto, devido à limitação do tamanho de partícula, as NPs BiF₃: Ln@PVP não podem alcançar bom efeito de permeabilidade e retenção aumentada (EPR). A segurança biológica a longo prazo das NPs BiF₃: Ln@PVP e o processo metabólico in vivo requerem estudo adicional.

Conclusão

Aqui, sintetizamos um novo agente de contraste CT via processo hidrotérmico. Os dados de TEM mostram que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm uma estrutura esférica uniforme com tamanho médio de cerca de 380 nm. Os espectros FTIR mostram que o PVP foi envolvido com sucesso na superfície das nanopartículas para melhorar a segurança biológica das nanopartículas. Então comparamos o efeito de imagem CT in vitro com Iohexol sob diferentes tensões de operação. Os resultados indicam que as NPs BiF₃: Ln@PVP têm melhor capacidade de atenuação de raios X que Iohexol. Estudos de biocompatibilidade mostram que as NPs BiF₃: Ln@PVP não têm toxicidade óbvia a órgãos principais in vivo. Finalmente, a boa capacidade de atenuação de raios X permite que as NPs BiF₃: Ln@PVP tenham bons efeitos de imagem de contraste in vivo para visualizar com sucesso o trato GI em detalhes sem causar dano ao trato GI. Portanto, nosso trabalho oferece um agente de contraste CT de alta eficiência com boa estabilidade solúvel em água, boa biossegurança e alta eficiência. Estas características o tornam um candidato potencial para agentes de contraste clínicos.