A top-down synthesis route to ultrasmall multifunctional Gd-based Silica nanoparticles for theranostic applications
Anna Mignot
(1, 2, 3, 4)
,
Charles Truillet
(1, 4)
,
François Lux
(1, 4)
,
Lucie Sancey
(1)
,
Cédric Louis
(3)
,
Franck Denat
(5)
,
Frédéric Boschetti
(6)
,
Laura Bocher
(2)
,
A. Gloter
(7)
,
Odile Stéphan
(7)
,
Rodolphe Antoine
(8, 4)
,
P. Dugourd
(8, 4)
,
D. Luneau
(9)
,
Ghenadie Novitchi
(9)
,
Leandro Carlos Figueiredo
(10)
,
Paulo Cesar De morais
(10, 11)
,
Laurent Bonneviot
(12)
,
Belen Albela
(12)
,
F. Ribot
(13, 14)
,
Luk Van lokeren
(13)
,
Isabelle Déchamps-Olivier
(15)
,
Françoise Chuburu
(15)
,
Gilles Lemercier
(15)
,
Christian Villiers
(16, 17)
,
P. N. N. Marche
(16, 17)
,
Géraldine Le duc
(18)
,
S. Roux
(19)
,
Olivier Tillement
(1, 4)
,
Pascal Perriat
(2)
1
LPCML -
Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents
2 MATEIS - Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne]
3 Nano-H SAS
4 ILM - Institut Lumière Matière [Villeurbanne]
5 ICMUB - Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne [Dijon]
6 CheMatech - Macrocycle Design Technologies
7 LPS - Laboratoire de Physique des Solides
8 LASIM - Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire
9 LMI - Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces
10 Instituto de Fisica, Núcleo de Física Aplicada
11 HUST - Huazhong University of Science and Technology [Wuhan]
12 LC - Laboratoire de Chimie - UMR5182
13 LCMCP (site Paris VI) - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (site Paris VI)
14 LCMCP (site ENSCP) - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (site ENSCP)
15 ICMR - Institut de Chimie Moléculaire de Reims - UMR 7312
16 INSERM U823 - Institut d'oncologie/développement Albert Bonniot de Grenoble
17 UJF - Université Joseph Fourier - Grenoble 1
18 ID17 - Biomedical Beamline
19 UTINAM - Univers, Théorie, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UMR 6213)
2 MATEIS - Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne]
3 Nano-H SAS
4 ILM - Institut Lumière Matière [Villeurbanne]
5 ICMUB - Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne [Dijon]
6 CheMatech - Macrocycle Design Technologies
7 LPS - Laboratoire de Physique des Solides
8 LASIM - Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire
9 LMI - Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces
10 Instituto de Fisica, Núcleo de Física Aplicada
11 HUST - Huazhong University of Science and Technology [Wuhan]
12 LC - Laboratoire de Chimie - UMR5182
13 LCMCP (site Paris VI) - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (site Paris VI)
14 LCMCP (site ENSCP) - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (site ENSCP)
15 ICMR - Institut de Chimie Moléculaire de Reims - UMR 7312
16 INSERM U823 - Institut d'oncologie/développement Albert Bonniot de Grenoble
17 UJF - Université Joseph Fourier - Grenoble 1
18 ID17 - Biomedical Beamline
19 UTINAM - Univers, Théorie, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UMR 6213)
François Lux
Connectez-vous pour contacter l'auteur
- Fonction : Auteur correspondant
- PersonId : 941976
Connectez-vous pour contacter l'auteur
Lucie Sancey
- Fonction : Auteur
- PersonId : 179893
- IdHAL : lucie-sancey
- ORCID : 0000-0002-0084-3775
- IdRef : 110676858
Franck Denat
- Fonction : Auteur
- PersonId : 867424
- ORCID : 0000-0002-9652-4006
- IdRef : 119751178
A. Gloter
- Fonction : Auteur
- PersonId : 739246
- IdHAL : alexandre-gloter
- ORCID : 0000-0002-4813-3799
- IdRef : 245149082
Rodolphe Antoine
- Fonction : Auteur
- PersonId : 738161
- IdHAL : rodolphe-antoine
- ORCID : 0000-0001-5682-8550
- IdRef : 171234502
P. Dugourd
- Fonction : Auteur
- PersonId : 174556
- IdHAL : philippe-dugourd
- ORCID : 0000-0003-4395-1140
- IdRef : 076668959
D. Luneau
- Fonction : Auteur
- PersonId : 178111
- IdHAL : dominique-luneau
- ORCID : 0000-0002-1831-7693
- IdRef : 032878974
Belen Albela
- Fonction : Auteur
- PersonId : 761110
- ORCID : 0000-0002-2182-2375
F. Ribot
- Fonction : Auteur
- PersonId : 173985
- IdHAL : francois-ribot
- ORCID : 0000-0001-5576-7725
- IdRef : 170325393
Françoise Chuburu
- Fonction : Auteur
- PersonId : 776973
- ORCID : 0000-0002-4937-173X
Gilles Lemercier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 805291
- ORCID : 0000-0002-6889-7059
- IdRef : 179428667
P. N. N. Marche
- Fonction : Auteur
- PersonId : 176853
- IdHAL : patrice-n-marche
Olivier Tillement
- Fonction : Auteur
- PersonId : 938819
- ORCID : 0000-0001-7166-6537
- IdRef : 085752002
Résumé
New, ultrasmall nanoparticles with sizes below 5 nm have been obtained. These small rigid platforms (SRP) are composed of a polysiloxane matrix with DOTAGA (1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1-glutaric anhydride-4,7,10-triacetic acid)-Gd3+ chelates on their surface. They have been synthesised by an original top-down process: 1) formation of a gadolinium oxide Gd2O3 core, 2) encapsulation in a polysiloxane shell grafted with DOTAGA ligands, 3) dissolution of the gadolinium oxide core due to chelation of Gd3+ by DOTAGA ligands and 4) polysiloxane fragmentation. These nanoparticles have been fully characterised using photon correlation spectroscopy (PCS), transmission electron microscopy (TEM), a superconducting quantum interference device (SQUID) and electron paramagnetic resonance (EPR) to demonstrate the dissolution of the oxide core and by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), mass spectrometry, fluorescence spectroscopy, 29Si solid-state NMR, 1H NMR and diffusion ordered spectroscopy (DOSY) to determine the nanoparticle composition. Relaxivity measurements gave a longitudinal relaxivity r1 of 11.9 s−1 mM−1 per Gd at 60 MHz. Finally, potentiometric titrations showed that Gd3+ is strongly chelated to DOTAGA (complexation constant logβ110=24.78) and cellular tests confirmed the that nanoconstructs had a very low toxicity. Moreover, SRPs are excreted from the body by renal clearance. Their efficiency as contrast agents for MRI has been proved and they are promising candidates as sensitising agents for image-guided radiotherapy.