Ultrasmall Manganese Ferrites for In Vivo Catalase Mimicking Activity and Multimodal Bioimaging.
catalase-mimicking catalysis
hypoxia alleviation
magnetic resonance imaging
manganese ferrite nanoparticles
positron emission tomography
Journal
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
ISSN: 1613-6829
Titre abrégé: Small
Pays: Germany
ID NLM: 101235338
Informations de publication
Date de publication:
04 2022
04 2022
Historique:
revised:
11
02
2022
received:
27
10
2021
pubmed:
10
3
2022
medline:
23
4
2022
entrez:
9
3
2022
Statut:
ppublish
Résumé
Manganese ferrite nanoparticles display interesting features in bioimaging and catalytic therapies. They have been recently used in theranostics as contrast agents in magnetic resonance imaging (MRI), and as catalase-mimicking nanozymes for hypoxia alleviation. These promising applications encourage the development of novel synthetic procedures to enhance the bioimaging and catalytic properties of these nanomaterials simultaneously. Herein, a cost-efficient synthetic microwave method is developed to manufacture ultrasmall manganese ferrite nanoparticles as advanced multimodal contrast agents in MRI and positron emission tomography (PET), and improved nanozymes. Such a synthetic method allows doping ferrites with Mn in a wide stoichiometric range (Mn
Identifiants
pubmed: 35263020
doi: 10.1002/smll.202106570
doi:
Substances chimiques
Contrast Media
0
Ferric Compounds
0
Manganese Compounds
0
manganese ferrite
0
Catalase
EC 1.11.1.6
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2106570Informations de copyright
© 2022 Wiley-VCH GmbH.
Références
J. Kim, H. Y. Kim, S. Y. Song, S.-h Go, H. S. Sohn, S. Baik, M. Soh, K. Kim, D. Kim, H.-C. Kim, N. Lee, B.-S. Kim, T. Hyeon, ACS Nano 2019, 13, 3206.
Y. Miao, Q. Xie, H. Zhang, J. Cai, X. Liu, J. Jiao, S. Hu, A. Ghosal, Y. Yang, H. Fan, Theranostics 2019, 9, 1764.
J. Kim, H. R. Cho, H. Jeon, D. Kim, C. Song, N. Lee, S. H. Choi, T. Hyeon, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 10992.
A. Pardo, B. Pelaz, J. Gallo, M. Bañobre-López, W. J. Parak, S. Barbosa, P. del Pino, P. Taboada, Chem. Mater. 2020, 32, 2220.
S.-Y. Yin, G. Song, Y. Yang, Y. Zhao, P. Wang, L.-M. Zhu, X. Yin, X.-B. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1901417.
J. Han, J. Yoon, ACS Appl. Bio Mater. 2020, 3, 7344.
T. P. Szatrowski, C. F. Nathan, Cancer Res. 1991, 51, 794.
N. Jernigan, J. Naik, L. Weise-Cross, N. Detweiler, L. Herbert, T. Yellowhair, T. Resta, PLoS One 2017, 12, e0180455.
B. Halliwell, M. V. Clement, L. H. Long, FEBS Lett. 2000, 486, 10.
H. Wu, H. Liao, F. Li, J. Lee, P. Hu, W. Shao, X. Li, D. Ling, Nano Sel. 2020, 1, 285.
H. Ranji-Burachaloo, P. A. Gurr, D. E. Dunstan, G. G. Qiao, ACS Nano 2018, 12, 11819.
K. Yang, L. Yue, G. Yu, L. Rao, R. Tian, J. Wei, Z. Yang, C. Sun, X. Zhang, M. Xu, Z. Yuan, X. Chen, R. Wang, Biomaterials 2021, 275, 120822.
K. Yang, G. Yu, R. Tian, Z. Zhou, H. Deng, L. Li, Z. Yang, G. Zhang, D. Liu, J. Wei, L. Yue, R. Wang, X. Chen, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2008078.
X. Lasheras, M. Insausti, J. M. de la Fuente, I. Gil de Muro, I. Castellanos-Rubio, L. Marcano, M. L. Fernández-Gubieda, A. Serrano, R. Martín-Rodríguez, E. Garaio, J. A. García, L. Lezama, Dalton Trans. 2019, 48, 11480.
J. Lu, S. L. Ma, J. Y. Sun, C. C. Xia, C. Liu, Z. Y. Wang, X. N. Zhao, F. B. Gao, Q. Y. Gong, B. Song, X. T. Shuai, H. Ai, Z. W. Gu, Biomaterials 2009, 30, 2919.
M. P. Leal, S. Rivera-Fernández, J. M. Franco, D. Pozo, J. M. de la Fuente, M. L. García-Martín, Nanoscale 2015, 7, 2050.
S. Tong, C. A. Quinto, L. Zhang, P. Mohindra, G. Bao, ACS Nano 2017, 11, 6808.
K. Yang, Y. Liu, Y. Liu, Q. Zhang, C. Kong, C. Yi, Z. Zhou, Z. Wang, G. Zhang, Y. Zhang, N. M. Khashab, X. Chen, Z. Nie, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4666.
Y. Lu, Y.-J. Xu, G.-b. Zhang, D. Ling, M.-q. Wang, Y. Zhou, Y.-D. Wu, T. Wu, M. J. Hackett, B. Hyo Kim, H. Chang, J. Kim, X.-T. Hu, L. Dong, N. Lee, F. Li, J.-C. He, L. Zhang, H.-Q. Wen, B. Yang, S. Hong Choi, T. Hyeon, D.-H. Zou, Nat. Biomed. Eng. 2017, 1, 637.
D. Ni, W. Bu, E. B. Ehlerding, W. Cai, J. Shi, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 7438.
T.-H. Shin, J.-s. Choi, S. Yun, I.-S. Kim, H.-T. Song, Y. Kim, K. I. Park, J. Cheon, ACS Nano 2014, 8, 3393.
B. Thapa, D. Diaz-Diestra, C. Santiago-Medina, N. Kumar, K. Tu, J. Beltran-Huarac, W. M. Jadwisienczak, B. R. Weiner, G. Morell, ACS Appl. Bio Mater. 2018, 1, 79.
Y. Fu, X. Li, H. Chen, Z. Wang, W. Yang, H. Zhang, ACS Appl. Bio Mater. 2019, 2, 3613.
D. García-Soriano, R. Amaro, N. Lafuente-Gómez, P. Milán-Rois, Á. Somoza, C. Navío, F. Herranz, L. Gutiérrez, G. Salas, J. Colloid Interface Sci. 2020, 578, 510.
M. Colombo, S. Carregal-Romero, M. F. Casula, L. Gutierrez, M. P. Morales, I. B. Bohm, J. T. Heverhagen, D. Prosperi, W. J. Parak, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 4306.
D. Caruntu, G. Caruntu, Y. Chen, C. J. O'Connor, G. Goloverda, V. L. Kolesnichenko, Chem. Mater. 2004, 16, 5527.
X. Hu, J. C. Yu, J. Gong, Q. Li, G. Li, Adv. Mater. 2007, 19, 2324.
E. Carenza, V. Barceló, A. Morancho, J. Montaner, A. Rosell, A. Roig, Acta Biomater. 2014, 10, 3775.
J. Pellico, J. Ruiz-Cabello, I. Fernández-Barahona, L. Gutiérrez, A. V. Lechuga-Vieco, J. A. Enríquez, M. P. Morales, F. Herranz, Langmuir 2017, 33, 10239.
J. Pellico, J. Ruiz-Cabello, M. Saiz-Alía, G. Rosario, S. Caja, M. Montoya, L. Fernández de Manuel, M. P. Morales, L. Gutiérrez, B. Galiana, J. A. Enríquez, F. Herranz, Contrast Media Mol. Imaging 2016, 11, 203.
J. M. Adrover, J. Pellico, I. Fernández-Barahona, S. Martín-Salamanca, J. Ruiz-Cabello, A. Hidalgo, F. Herranz, Nanoscale 2020, 12, 22978.
H. Wiogo, M. Lim, P. Munroe, R. Amal, Cryst. Growth Des. 2011, 11, 1689.
W. Szczerba, J. Żukrowski, M. Przybylski, M. Sikora, O. Safonova, A. Shmeliov, V. Nicolosi, M. Schneider, T. Granath, M. Oppmann, M. Straßer, K. Mandel, Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 25221.
M. M. Baig, M. A. Yousuf, P. O. Agboola, M. A. Khan, I. Shakir, M. F. Warsi, Ceram. Int. 2019, 45, 12682.
J.-P. Jolivet, C. Chanéac, E. Tronc, Chem. Commun. 2004, 481.
M. Lim, K. Chiang, R. Amal, J. Photochem. Photobiol. 2006, 183, 126.
N. T. K. Thanh, N. Maclean, S. Mahiddine, Chem. Rev. 2014, 114, 7610.
I. Fernández-Barahona, L. Gutiérrez, S. Veintemillas-Verdaguer, J. Pellico, M. d. P. Morales, M. Catala, M. A. del Pozo, J. Ruiz-Cabello, F. Herranz, ACS Omega 2019, 4, 2719.
H. Zhang, L. Li, X. L. Liu, J. Jiao, C.-T. Ng, J. B. Yi, Y. E. Luo, B.-H. Bay, L. Y. Zhao, M. L. Peng, N. Gu, H. M. Fan, ACS Nano 2017, 11, 3614.
M. Testa-Anta, M. A. Ramos-Docampo, M. Comesaña-Hermo, B. Rivas-Murias, V. Salgueiriño, Nanoscale Adv. 2019, 1, 2086.
R. Otero-Lorenzo, E. Fantechi, C. Sangregorio, V. Salgueiriño, Chem. - Eur. J. 2016, 22, 6666.
I. Chamritski, G. Burns, J. Phys. Chem. 2005, 109, 4965.
C. Pereira, A. M. Pereira, C. Fernandes, M. Rocha, R. Mendes, M. P. Fernández-García, A. Guedes, P. B. Tavares, J.-M. Grenèche, J. P. Araújo, C. Freire, Chem. Mater. 2012, 24, 1496.
C. M. Julien, M. Massot, C. Poinsignon, Spectrochim. Acta, Part A 2004, 60, 689.
B. Aslibeiki, P. Kameli, M. H. Ehsani, Ceram. Int. 2016, 42, 12789.
R. M. Cornell, H. C. U. Schwertmann, in The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurences and Uses, (Eds: John Wiley & Sons), Wiley-VCH, Weinheim 2003, p. 1.
D. Li, H. Yun, B. T. Diroll, V. V. T. Doan-Nguyen, J. M. Kikkawa, C. B. Murray, Chem. Mater. 2016, 28, 480.
M. V. Zyuzin, T. Honold, S. Carregal-Romero, K. Kantner, M. Karg, W. J. Parak, Small 2016, 12, 1723.
A. K. Wright, M. R. Thompson, Biophys. J. 1975, 15, 137.
S. Dominguez-Medina, J. Blankenburg, J. Olson, C. F. Landes, S. Link, ACS Sustainable Chem. Eng. 2013, 1, 833.
W. Abdelwahed, G. Degobert, S. Stainmesse, H. Fessi, Adv. Drug Delivery Rev. 2006, 58, 1688.
M. Rohrer, H. Bauer, J. Mintorovitch, M. Requardt, H. J. Weinmann, Invest. Radiol. 2005, 40, 715.
M. A. Dobrovolskaia, J. D. Clogston, B. W. Neun, J. B. Hall, A. K. Patri, S. E. McNeil, Nano Lett. 2008, 8, 2180.
Q. Feng, Y. Liu, J. Huang, K. Chen, J. Huang, K. Xiao, Sci. Rep. 2018, 8, 2082.
R. C. C. Costa, M. F. F. Lelis, L. C. A. Oliveira, J. D. Fabris, J. D. Ardisson, R. R. V. A. Rios, C. N. Silva, R. M. Lago, J. Hazard. Mater. 2006, 129, 171.
C. G. Ramankutty, S. Sugunan, Appl. Catal., A 2001, 218, 39.
W. Chen, X. Y. Chen, Y. Wang, H. Y. Wang, W. J. Zhou, T. Yu, J. Cardiovasc. Pharmacol. 2019, 73, 265.
C. Zhang, J. Li, C. Lu, T. Yang, Y. Zhao, L. Teng, Y. Yang, G. Song, X.-B. Zhang, CCS Chem. 2020, 3, 2126.
M. E. Phelps, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97, 9226.
J. Pellico, A. V. Lechuga-Vieco, E. Almarza, A. Hidalgo, C. Mesa-Nuñez, I. Fernández-Barahona, J. A. Quintana, J. Bueren, J. A. Enríquez, J. Ruiz-Cabello, F. Herranz, Sci. Rep. 2017, 7, 13242.
F. Alexis, E. Pridgen, L. K. Molnar, O. C. Farokhzad, Mol. Pharmaceutics 2008, 5, 505.
M. Yu, J. Zheng, ACS Nano 2015, 9, 6655.
B. Muz, P. de la Puente, F. Azab, A. K. Azab, Hypoxia 2015, 3, 83.
T. Valdés-Solís, P. Valle-Vigón, S. Álvarez, G. Marbán, A. B. Fuertes, Catal. Commun. 2007, 8, 2037.
R. C. C. Costa, M. d. F. F. Lelis, L. C. A. Oliveira, J. D. Fabris, J. D. Ardisson, R. R. V. A. Rios, C. N. Silva, R. M. Lago, Catal. Commun. 2003, 4, 525.
M. Li, Q. Gao, T. Wang, Y.-S. Gong, B. Han, K.-S. Xia, C.-G. Zhou, Mater. Des. 2016, 97, 341.
L. Mursaleen, B. Noble, S. H. Y. Chan, S. Somavarapu, M. G. Zariwala, Antioxidants 2020, 9, 600.
B. Halliwell, A. Adhikary, M. Dingfelder, M. Dizdaroglu, Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 8355.
V. Petrova, M. Annicchiarico-Petruzzelli, G. Melino, I. Amelio, Oncogenesis 2018, 7, 10.
G. L. Semenza, Trends Mol. Med. 2002, 8, S62.
E. Boedtkjer, S. F. Pedersen, Annu. Rev. Physiol. 2020, 82, 103.
C. N. Johnstone, Y. E. Smith, Y. Cao, A. D. Burrows, R. S. Cross, X. Ling, R. P. Redvers, J. P. Doherty, B. L. Eckhardt, A. L. Natoli, C. M. Restall, E. Lucas, H. B. Pearson, S. Deb, K. L. Britt, A. Rizzitelli, J. Li, J. H. Harmey, N. Pouliot, R. L. Anderson, Dis. Models Mech. 2015, 8, 237.
Y. Shi, R. van der Meel, X. Chen, T. Lammers, Theranostics 2020, 10, 7921.
E. Eruslanov, S. Kusmartsev, Methods Mol. Biol. 2010, 594, 57.