npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562924050245QTZMWRnpe-452Research ArticleФизика наноструктурPhysics of NanostructuresФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И БИОСОВМЕСТИМОСТЬ НОВОГО МРТ КОНТРАСТИРУЮЩЕГО АГЕНТА НА ОСНОВЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ДИОКСИДА ЦЕРИЯ, ДОПИРОВАННОГО ГАДОЛИНИЕМGD-DOPED CERIUM OXIDE NANOPARTICLES AS A NEW MRI CONTRAST AGENT: ANALYSIS OF PROPERTIES AND BIOCOMPATIBILITYКолмановичД. Д.KolmanovichD. D.МысинаЕ. А.MysinaE. A.СавинцеваИ. В.SavintsevaI. V.КозловаТ. О.KozlovaT. O.ЧукавинН. Н.ChukavinN. N.ИвановВ. К.IvanovV. K.ПоповА. Л.PopovA. L.antonpopovleonid@gmail.comИнститут теоретической и экспериментальной биофизики РАНРоссияInstitute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут общей и неорганической химии им. Н.С. КурнаковаРоссияKurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут общей и неорганической химии им. Н.С. КурнаковаРоссияInstitute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of SciencesRussian Federation202529012025162259264Copyright © Колманович Д.Д., Мысина Е.А., Савинцева И.В., Козлова Т.О., Чукавин Н.Н., Иванов В.К., Попов А.Л., 20252025Колманович Д.Д., Мысина Е.А., Савинцева И.В., Козлова Т.О., Чукавин Н.Н., Иванов В.К., Попов А.Л.Kolmanovich D.D., Mysina E.A., Savintseva I.V., Kozlova T.O., Chukavin N.N., Ivanov V.K., Popov A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/452

В работе представлены результаты исследования нового нанокомпозитного материала на основе оксида церия, допированного гадолинием и функционализированного фолиевой кислотой, как перспективного материала для нового МРТ контрастирующего агента. В рамках данной работы нами проведено комплексное исследование физико-химических характеристик, коллоидной стабильности и МРТ отклика синтезированного нанокомпозита, а также комплексный анализ его цитотоксичности на культуре клеток глиобластомы человека линии U251 in vitro. Показано, что синтезированный нанокомпозит вызывает дозозависимый цитотоксический эффект в отношении клеток глиобластомы человека, вызывая развитие внутриклеточного окислительного стресса и последующей инициации процесса апоптоза. Такой нанокомпозит перспективен для разработки на его основе нового тераностического агента, обладающего не только МРТ-контрастирующими свойствами, но и выраженной редокс-активностью, что обеспечивает его цитотоксический эффект и терапевтическую активность в клетке.

The paper presents the results of a study of a new folic acid functionalized nanocomposite cerium oxide based gadolinium-doped material as a promising material as a new MRI contrast agent. As part of this work, we carried out a comprehensive analysis of their characteristics, colloidal stability, and MRI response, as well as a comprehensive analysis of its cytotoxicity on a U251 human glioblastoma cell culture in vitro. It has been shown that the synthesized nanocomposite causes a dose-dependent cytotoxic effect on human glioblastoma cells, causing the development of intracellular oxidative stress and subsequent initiation of the apoptosis process. Such a nanocomposite is promising for the development of a new theranostic agent based on it, which has not only MRI-contrasting properties, but also a pronounced redox activity, which ensures its cytotoxic effect and therapeutic activity in the cell.

наночастицыцерийгадолиниймагнитно-резонансная томографияцитотоксичностьnanoparticlesceriumgadoliniummagnetic resonance imagingcytotoxicityИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-73-10231, https://rscf.ru/project/2273-10231/.ReferencesBaldim V., Bedioui F., Mignet N., Margaill I., Berret J.-F. // Nanoscale. 2018. V. 10. P. 6971–6980.Baldim V., Bedioui F., Mignet N., Margaill I., Berret J.-F. // Nanoscale. 2018. V. 10. P. 6971–6980.Heckert E.G., Karakoti A.S., Seal S., Self W.T. // Biomaterials. 2008. V. 29 (18). P. 2705-9.Heckert E.G., Karakoti A.S., Seal S., Self W.T. // Biomaterials. 2008. V. 29 (18). P. 2705-9.Yao T., Tian Z., Zhang Y., Qu Y. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11 (1). P. 195–201.Yao T., Tian Z., Zhang Y., Qu Y. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11 (1). P. 195–201.Alizadeh N., Salimi A., Sham T.K., Bazylewski P., Fanchini G. // ACS Omega. 2020. V. 5 (21). P. 1188311894.Alizadeh N., Salimi A., Sham T.K., Bazylewski P., Fanchini G. // ACS Omega. 2020. V. 5 (21). P. 1188311894.Hu Z., Ding Y. // Nano Res. 2022. V. 15. P. 333–345.Hu Z., Ding Y. // Nano Res. 2022. V. 15. P. 333–345.Popov A.L., Zaichkina S.I., Popova N.R., Rozanova O.M., et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 106141–106149.Popov A.L., Zaichkina S.I., Popova N.R., Rozanova O.M., et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 106141–106149.Wason M.S., Lu H., Yu L., Lahiri S.K., Mukherjee D., Shen C., Das S., Seal S., Zhao J. // Cancers (Basel). 2018. V.10 (9). P. 303.Wason M.S., Lu H., Yu L., Lahiri S.K., Mukherjee D., Shen C., Das S., Seal S., Zhao J. // Cancers (Basel). 2018. V.10 (9). P. 303.Briggs A., Corde S., Oktaria S., Brown R., Rosenfeld A., Lerch M., Konstantinov K., Tehei M. // Nanomedicine. 2013. P. 9 (7). P. 1098–1105.Briggs A., Corde S., Oktaria S., Brown R., Rosenfeld A., Lerch M., Konstantinov K., Tehei M. // Nanomedicine. 2013. P. 9 (7). P. 1098–1105.Zholobak N.M., Shcherbakov A.B., Ivanova O.S., Reukov V., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. // J. Photochem. Photobiol. B. 2020. V. 209. P. 111921.Zholobak N.M., Shcherbakov A.B., Ivanova O.S., Reukov V., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. // J. Photochem. Photobiol. B. 2020. V. 209. P. 111921.Popov A.L., Savintseva I.V., Kozlova T.O., et al. // Molecules. 2023. V. 28 (3). P. 1165.Popov A.L., Savintseva I.V., Kozlova T.O., et al. // Molecules. 2023. V. 28 (3). P. 1165.Popov A., Abakumov M., Savintseva I., Ermakov A., Popova N., Ivanova O., Kolmanovich D., Baranchikov A., Ivanov V. // J. Mater. Chem. B. 2021. V. 9. P. 6586–6599.Popov A., Abakumov M., Savintseva I., Ermakov A., Popova N., Ivanova O., Kolmanovich D., Baranchikov A., Ivanov V. // J. Mater. Chem. B. 2021. V. 9. P. 6586–6599.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.