Fe3O4/CuInS2 Binary Superparticles for Magnetic Resonance/Fluorescence Dual Mode Imaging

doi:10.7503/cjcu20240274

Abstract

Abstract:

Multimodal imaging techniques have attracted great attention under the background of tumor theranostics， which are promoted by the development of nanomaterials. Magnetic resonance imaging（MRI） and fluorescence imaging are clinically used imaging techniques， the combination of which will establish novel dual mode imaging methods and facilitate disease diagnosis. In this work， Fe₃O₄/CuInS₂ binary superparticles（SPs） are fabricated through the co-assembly of Fe₃O₄ nanoparticles（NPs） with T₂ MRI function and CuInS₂ NPs with fluorescence imaging function using oil-in-water droplets as the templates. The biosafety of the SPs is improved through the modification with biocompatible methoxy poly（ethylene glycol）-poly（lactide-co-glycolide）（mPEG-PLGA）. Besides the dual mode imaging， the constituent Fe₃O₄ NPs endows the SPs with a photothermal effect. The SPs can be also employed as nanocarriers for loading anti-tumor drugs， such as paclitaxel（PTX）. The current work provides a new chance for the development of imaging-guided tumor therapeutics.

Key words: Fe₃O₄ nanoparticles, CuInS₂ nanoparticles, Binary superparticles, MR imaging, Fluorescence imaging

CLC Number:

O631

TrendMD:

LI Binxi, ZHANG Yan, YAO Dong. Fe₃O₄/CuInS₂ Binary Superparticles for Magnetic Resonance/Fluorescence Dual Mode Imaging[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(1): 20240274.

Figures/Tables 10

Table 1 Actual Fe3O4-to-CuInS2 mass ratios in Fe3O4/CuInS2 SPs versus Fe3O4-to-CuInS2 feed mass ratios

Feed mass ratio	1∶1	1∶2	1∶3	1∶4
Actual mass ratio	1∶0.17	1∶0.69	1∶1.1	1∶5.9

References 31

1	Xie J.， Lee S.， Chen X. Y.， Adv. Drug Deliv. Rev.， 2010， 62（11）， 1064—1079
2	He X. H.， Shen X.， Li D. M.， Liu Y. Y.， Jia K.， Liu X. B.， ACS Appl. Bio. Mater.， 2018， 1（2）， 520—528
3	Banerjee A.， Bertolesi G. E.， Ling C. C.， Blasiak B.， Purchase A.， Calderon O.， Tomanek B.， Trudel S.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2019， 11（14）， 13069—13078
4	Li H. M.， Liu Y.， Huang B.， Zhang C. J， Wang Z. C.， She W. Y.， Liu Y.， Jiang P.， Anal. Chem.， 2022， 94（29）， 10470—10478
5	Yao Y.， Li N.， Zhang X.， Machuki J. O.， Yang D. Z.， Yu Y. Y.， Li J. J.， Tang D. Q.， Tian J. W.， Gao F. L.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2019， 11（15）， 13991—14003
6	Choi K. Y.， Liu G.， Lee S.， Chen X. Y.， Nanoscale， 2012， 4（2）， 330—342
7	Sumer B.， Gao J. M.， Nanomedicine， 2008， 3（2）， 137—140
8	Cai Y.， Chen X. Y.， Si J. X.， Mou X. Z.， Dong X. C.， Small， 2021， 17（52）， 2103072
9	Kunjachan S.， Ehling J.， Storm G.， Kiessling F.， Lammers T.， Chem. Rev.， 2015， 115（19）， 10907—10937
10	Dasgupta A.， Biancacci I.， Kiessling F.， Lammers T.， Theranostics， 2020， 10（3）， 956—967
11	Jokerst J. V.， Gambhir S. S.， Acc. Chem. Res.， 2011， 44（10）， 1050—1060
12	Hartwig V.， Giovannetti G.， Vanello N.， Lombardi M.， Landini L.， Simi S.， Int. J. Environ. Res. Public Health， 2009， 6（6）， 1778—1798
13	Thangudu S.， Huang E. Y.， Su C. H.， Biomater. Sci.， 2022， 10（18）， 5032—5053
14	Brito B.， Price T. W.， Gallo J.， Bañobre-López M.， Stasiuk G. J.， Theranostics， 2021， 11（18）， 8706—8737
15	Chang T. H.， Cheng Z.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（12）， 20220430
	常通航，程震. 高等学校化学学报， 2022， 43（12）， 20220430
16	Wang L. C.， Li N.， Wang W. L.， Mei A. Q.， Shao J. J.， Wang W. J.， Dong X. C.， ACS Nano， 2024， 18（6）， 4683—4703
17	Etrych T.， Lucas H.， Janoušková O.， Chytil P.， Mueller T.， Mäder K.， J. Control. Release， 2016， 226， 168—181
18	Zhu S. J.， Tian R.， Antaris A. L.， Chen X. Y.， Dai H. J.， Adv. Mater.， 2019， 31（24）， 1900321
19	Seah D.， Cheng Z. M.， Vendrell M.， ACS Nano， 2023， 17（20）， 19478—19490
20	Han X. J.， Xu K.， Taratula O.， Farsad K.， Nanoscale， 2019， 11（3）， 799—819
21	Liu L. W.， Hu R.， Law W. C.， Roy I.， Zhu J.， Ye L.， Hu S. Y.， Zhang X. H.， Yong K. T.， Analyst， 2013， 138（20）， 6144—6153
22	Meng X. D.， Pang X. J.， Zhang K.， Gong C. C.， Yang J. Y.， Dong H. F.， Zhang X. J.， Small， 2022， 18（31）， 2202035
23	Zhang X.， Han J. S.， Yao T. J.， Wu J.， Zhang H.， Zhang H.， Zhang X. D.， Yang B.， CrystEngComm， 2011， 13（19）， 5674—5676
24	Wang Z.， Zhang X. Y.， Xin W.， Yao D.， Liu Y.， Zhang L. N.， Liu W. Y.， Zhang W.， Zheng W. T.， Yang B.， Zhang H.， Chem. Mater.， 2018， 30（24）， 8939—8947
25	Mo J. T.， Da X. B.， Li Q. X.， Huang J. J.， Lu L.， Lu H. W.， J. Oncol.， 2022， 2022（1）， 4234116
26	Hu X. M.， Tang Y. F.， Hu Y. X.， Lu F.， Lu X. M.， Wang Y. Q.， Li J.， Li Y. Y.， Ji Y.， Wang W. J.， Ye D. J.， Fan Q. L.， Huang W.， Theranostics， 2019， 9（14）， 4168—4181
27	Dong Y. S.， Dong S. M.， Wang Z.， Feng L. L.， Sun Q. Q.， Chen G. Y.， He F.， Liu S. K.， Li W. T.， Yang P. P.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2020， 12（47）， 52479—52491
28	Wei W. F.， Zhang X. Y.， Zhang S.， Wei G.， Su Z. Q.， Mater. Sci. Eng. C， 2019， 104， 109891
29	Wang Y. K.， Li W. J.， Lin B.， Yuan Y.， Ning P. B.， Tao X. F.， Lv R. C.， Biomater. Sci.， 2023， 11（15）， 5177—5185
30	Duan S. F.， Hu Y. L.， Zhao Y.， Tang K. Y.， Zhang Z. J.， Liu Z. L.， Wang Y.， Guo H. Y.， Miao Y. C.， Du H. D.， Yang D. L.， Li S. K.， Zhang J. J.， RSC. Adv.， 2023， 13（21）， 14443—14460
31	Cai W.， Fan G. H.， Zhou H.， Chen L.， Ge J. X.， Huang B. X.， Zhou D. D.， Zeng J. F.， Miao Q. Q.， Hu C. H.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2020， 12（44）， 49407—49415

[1]	GU Yaqin, DING Jinfeng, CHEN Jine, XIE Wenna, XIAO Linxia. Visualization of Mitochondria via Carbazole Near-infrared Fluorescent Probe and in vivo Imaging Application [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(12): 20230367.
[2]	ZHAO Xueqi, ZHAO Yue, XUE Jing, BAI Min, CHEN Feng, SUN Ying, SONG Daqian, ZHAO Yongxi. Nucleic Acids-encoded Amplification for Single-cell Imaging [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220572.
[3]	ZHANG Qian, LIU Yawei, WANG Fan, LIU Kai, ZHANG Hongjie. High-resolution in vivo Imaging， Diagnosis and Treatment Applications of Rare-earth-based Nanomaterials [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220552.
[4]	MA Xiaofei, HU Shan, LI Junbin, YANG Sheng, CHEN Weiju, QING Zhihe, ZHOU Yibo, YANG Ronghua. Cellular Endogenous Molecule-assisted Fluorescence Signal Amplification Strategy and the Application of Cell Imaging [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220320.
[5]	WANG Shiqi, LUO Bowen, YU Jicheng, GU Zhen. Near-infrared-Ⅱ Fluorescence Imaging for Tumor Diagnosis and Therapy [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220577.
[6]	CHEN Shangyu, SHEN Qingming, SUN Pengfei, FAN Quli. Small-molecule-based Thermosensitive Polymer Nanoparticles for NIR-Ⅱ Fluorescence Imaging and Photothermal Therapy [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220392.
[7]	CHANG Tonghang, CHENG Zhen. Research Progress of Organic Small Molecule Theranostic Probes Integrating Fluorescence Imaging and Chemotherapy [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220430.
[8]	LIU Miao, LIU Ruibo, LIU Badi, QIAN Ying. Synthesis， Two-photon Fluorescence Imaging and Photodynamic Therapy of Lysosome-targeted Indole-BODIPY Photosensitizer [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(10): 20220326.
[9]	CHEN Hongda, ZHANG Hua, WANG Zhenxin. Development of Small Animals in vivo Fluorescence-photothermal Dual Mode Imaging System [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(3): 725.
[10]	SUN Qirui, ZHAO Nan, LIU Shuwei, XIN Hua, ZHANG Hao, ZHANG Lening. Polydopamine-coated Fe₃O₄/methylprednisolone/cyclophosphamide Superparticles for the Magnetic Targeting Treatment of Pulmonary Fibrosis [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(10): 3225.
[11]	LIANG Yuxin, ZHAO Rong, LIANG Xinyue, FANG Xiaohong. Single-molecule Imaging and Analysis of Signal Transduction Proteins on Cell Membranes ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(6): 1127.
[12]	BAI Cuiting, YUE Renye, LUO Liegao, MA Nan. Quantitative Analysis of MicroRNA Content by Fluorescence Imaging in Cancer Cells Using Dual-color Fluorescence Nanosensor ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(6): 1252.
[13]	ZHANG Xinyu, WANG Hong, FANG Yun, FAN Ye. Stimuli-responsive Fe₃O₄ Nanoparticle Modified by Conjugated Linoleic Acid [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(11): 2519.
[14]	SHAO Wei, LEE Jiyoung, LI Fangyuan, LING Daishun. Organic Small Molecule Nanoparticles for Phototheranostics [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(11): 2356.
[15]	Yong ZHANG,Cheng SHEN,Zhirong XING,Guiqi CHEN,Zi LU,Zhibing HOU,Xuemei CHEN. Benzimidazole-Derived Fluorescence Enhancement Probe for Visual Detection of HClO ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(12): 2480.

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