Badanie nanocząstek magnetytu w pełnej krwi ludzkiej za pomocą elektronowego rezonansu paramagnetycznego

• Autorzy: Kubiak T. , Krzyminiewski R. , Dobosz B. , Schroeder G. , Kurczewska J. , Hałupka-Bryl M.

Warianty tytułu

EN

A study of magnetite nanoparticles in whole human blood by means of electron paramagnetic resonance

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomiary pokrytych PEG (poli(glikol etylenowy) nanocząstek magnetytu o średnicy rdzenia 10 nm wykonano metodą spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego w zakresie temperatur 135–235 K. Badano nanocząstki znajdujące się w roztworze wodnym oraz w pełnej krwi ludzkiej. Przed dodaniem nanocząstek do krwi, zidentyfikowano naturalnie występujące w niej centra paramagnetyczne. Widmo EPR nanocząstek magnetytu miało postać szerokiej linii, której parametry silnie zależały od temperatury. W przypadku obu ośrodków zaobserwowano wzrost wartości współczynnika g wraz z obniżaniem temperatury środowiska. W przypadku nanocząstek w wodzie, schładzanie próbki do coraz niższych temperatur powodowało poszerzenie linii EPR, natomiast dla nanocząstek we krwi efekt ten był obserwowalny jedynie w przedziale temperatur od 190 do 235 K. Wartości parametrów linii EPR różniły się dla nanocząstek znajdujących się w dwóch ośrodkach (krwi i wodzie), co może wskazywać na wpływ środowiska na wzajemne interakcje nanocząstek.

EN

The measurements of PEG-coated magnetite nanoparticles (PEG – polyethyleneglicol) with a core diameter of 10 nm, were done by means of Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy at the temperature range 135–235 K. Nanoparticles were examined in aqueous solution and in whole human blood. Paramagnetic centers naturally occurring in the blood were identified prior to the addition of nanoparticles. The EPR spectrum of magnetite nanoparticles has a form of a broad line, which parameters strongly depend on temperature. The increase in g-factor value was observed in case of both media, when the measurement temperature was being decreased. Gradual cooling of the sample of nanoparticles in water resulted in the broadening of the EPR line, whereas for nanoparticles in the blood this effect was only observed in the temperature range 190 to 235 K. The values of EPR line parameters were different for nanoparticles in two mentioned media (water and blood), which may indicate the influence of the environment on the interactions between nanoparticles.

Słowa kluczowe

PL

nanocząstka magnetytu; EPR; ludzka krew pełna

EN

magnetite nanoparticles; EPR; whole human blood

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 21, nr 1
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Kubiak T.

• Uniwersytet Adama Mickiewicza, Wydział Fizyki, Zakład Fizyki Medycznej, 61-614 Poznań, ul. Umultowska 85

autor

Krzyminiewski R.

• Uniwersytet Adama Mickiewicza, Wydział Fizyki, Zakład Fizyki Medycznej, 61-614 Poznań, ul. Umultowska 85

autor

Dobosz B.

• Uniwersytet Adama Mickiewicza, Wydział Fizyki, Zakład Fizyki Medycznej, 61-614 Poznań, ul. Umultowska 85

autor

Schroeder G.

• Uniwersytet Adama Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Chemii Supramolekularnej, 61-614 Poznań, ul. Umultowska 89 b

autor

Kurczewska J.

• Uniwersytet Adama Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Chemii Supramolekularnej, 61-614 Poznań, ul. Umultowska 89 b

autor

Hałupka-Bryl M.

• Uniwersytet Adama Mickiewicza, Wydział Fizyki, Zakład Fizyki Medycznej, 61-614 Poznań, ul. Umultowska 85
• Centrum Nanobiomedyczne UAM, 61-614 Poznań, ul. Umultowska 85

Bibliografia

• [1] A. Antonelli, C. Sfara, E. Manuali, I.J. Bruce, M. Magnani: Encapsulation of superparamagnetic nanoparticles into red blood cells as new carriers of MRI contrast agents, Nanomedicine, vol. 6, 2011, s. 211–223.
• [2] H. Xu, Z.P. Aguilar, L. Yang, M. Kuang, H. Duan, Y. Xiong, H. Wei, A. Wang: Antibody conjugated magnetic iron oxide nanoparticles for cancer cell separation in fresh whole blood, Biomaterials, vol. 32, 2011, s. 9758–9765.
• [3] S. Laurent, S. Dutz, U. O. Häfeli, M. Mahmoudi: Magnetic fluid hyperthermia: Focus on superparamagnetic iron oxide nanoparticles, Advances in Colloid and Interface Science, vol. 166, 2011, s. 8–23.
• [4] Wahajuddin, S. Arora: Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: magnetic nanoplatforms as drug carriers, International Journal of Nanomedicine, vol. 7, 2012, s. 3445–3471.
• [5] T. Kubiak: Wykorzystanie pokryć z poli(glikolu etylenowego) i chitozanu do zapewnienia biokompatybilności nanocząstkom w aplikacjach biomedycznych, Polimery w Medycynie, vol. 44(2), 2014, s. 119–127.
• [6] S. Naahidi, M. Jafari, F. Edalat, K. Raymond, A. Khademhosseini, P. Chen: Biocompatibility of engineered nanoparticles for drug delivery, Journal of Controlled Release, vol. 166, 2013, s. 182–194.
• [7] T. Kubiak: Rola transferyny w przeciwdziałaniu stresowi oksydacyjnemu indukowanemu wolnym żelazem w organizmie i jej potencjalne związki z rozwojem nowotworów, Kosmos, vol. 62(4), 2013, s. 501–505.
• [8] J. Healy, K. Tipton: Ceruloplasmin and what it might do, Journal of Neural Transmission, vol. 114, 2007, s. 777–781.
• [9] D.A. Svistunenko, J. Dunne, M. Fryer, P. Nicholls, B.J. Reeder, M.T. Wilson, M.G. Bigotti, F. Cutruzzola, C.E. Cooper: Comparative Study of Tyrosine Radicals in Hemoglobin and Myoglobins Treated with Hydrogen Peroxide, Biophysical Journal, vol. 83, 2002, s. 2845–2855.
• [10] Y. Hirota, M. Haida, F. Mohtarami, K. Takeda, T. Iwamoto, S. Shioya, C. Tsuji, K. Hasumi, H. Nakazawa: Implication of ESR signals from ceruloplasmin (Cu2+) and transferrin (Fe3+) in pleural effusion of lung diseases, Pathophysiology, vol. 7, 2000, s. 41–45.
• [11] E.A. Preoteasa, G. Schianchi, D. Camillo Giori, O.G. Duliu, A. Butturini, G. Izzi: Unexpected Detection of Low- and High-Spin Ferrihemoglobin Derivatives in Blood Serum of Polytransfused Patients with Homozygous - Thalassemia under Chelation Therapy. An EPR Study, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, vol. 8(2), 2013, s. 469–499.
• [12] T.E. Adams, A.B. Mason, Q.Y. He, P.J. Halbrooks, S.K. Briggs, V.C. Smith, R.T.A MacGillivray, S.J. Everse: The Position of Arginine 124 Controls the Rate of Iron Release from the N- lobe of Human Serum Transferrin, Journal of Biological Chemistry, vol. 278(8), 2003, s. 6027–6033.
• [13] F. Kouoh Elombo, M. Radosevich, M. Poulle, J. Descamps, S. Chtourou, T. Burnouf, J.P. Catteau, J.L. Bernier, N. Cotelle: Purification of human ceruloplasmin as a by-product of C1-inhibitor, Biological and Pharmaceutical Bulletin, vol. 23, 2000, s. 1406–1409.
• [14] I. Bento, C. Peixoto, V.N. Zaitsev, P.F. Lindley: Ceruloplasmin revisited: structural and functional roles of various metal cation- binding sites, Acta Crystallographica D, vol. 63(2), 2007, s. 240–248.
• [15] T. Kubiak, R Krzyminiewski, B Dobosz: EPR Study of Paramagnetic Centers in Human Blood, Current Topics in Biophysics, vol. 36(1), 2013, s. 7–13.
• [16] R. Krzyminiewski, Z. Kruczyński, B. Dobosz, A. Zając, A. Mackiewicz, E. Leporowska, S. Folwaczna: EPR Study of Iron Ion Complexes in Human Blood, Applied Magnetic Resonance, vol. 40, 2011, s. 321–330.
• [17] L.F. Gamarra, W.M. Pontuschka, E. Amaro Jr., A.J. Costa-Filho, G.E.S. Brito, E.D. Vieira, S.M. Carneiro, D.M. Escriba, A.M.F. Falleiros, V.L. Salvador: Kinetics of elimination and distribution in blood and liver of biocompatible ferrofluids based on Fe3O4 nanoparticles: an EPR and XRF study, Materials Science and Engineering C, vol. 28 , 2008, s. 519–525.
• [18] O. Rahman, S.C. Mohapatra, S. Ahmad: Fe3O4 inverse spinal super paramagnetic nanoparticles, Materials Chemistry and Physics, vol. 132, 2012, s. 196–202.
• [19] Y. Köseoglu, F. Yildiz, D.K. Kim, M. Muhammed, B. Aktas: EPR studies on Na-oleate coated Fe3O4 nanoparticles, Physica Status Solidi (c), vol. 1, 2004, s. 3511–3515.
• [20] B. Dobosz, R. Krzyminiewski, G. Schroeder, J. Kurczewska: Electron paramagnetic resonance as an effective method for a characterization of functionalized iron oxide, Journal of Physics and Chemistry of Solids vol. 75, 2014, s. 594–598.
• [21] R. Krzyminiewski, T. Kubiak, B. Dobosz, G. Schroeder, J. Kurczewska: EPR spectroscopy and imaging of TEMPO-labeled magnetite nanoparticles, Current Applied Physics, vol. 14, 2014, s. 798–804.
• [22] R.H. Kodama, A.E. Berkowitz: Atomic-scale magnetic modeling of oxide nanoparticles, Physical Review B, vol. 59(9), 1999, s. 6321–6336.
• [23] N. Noginova, F. Chen, T. Weaver, E.P Giannelis, A.B. Bourlinos, V.A Atsarkin: Magnetic resonance in nanoparticles: between ferro- and paramagnetism, Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 19, 2007, s. 246208.