Imagerie biomédicale multimodale avec des complexes de nanoparticules de ferrite de fer à paroi unique de nanotubes de carbone asymétriques

Les nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer et les nanotubes de carbone à paroi unique fluorescents dans l'infrarouge proche (NIR) forment des complexes hétérostructurés qui peuvent être utilisés comme agents de bio-imagerie multimodaux. Les SWNT cultivés avec un catalyseur Fe ont été dispersés individuellement dans une solution aqueuse par encapsulation par des oligonucleotides dont la séquence est d(GT)15, et enrichis à l'aide d'un dispositif magnétique de 0,5 T. Les complexes de nanotubes résultants montrent une fluorescence NIR distincte, une diffusion Raman, et des caractéristiques d'absorbance visibles/NIR, correspondant aux différentes espèces de nanotubes. Les images AFM et cryo-TEM montrent des complexes encapsulés dans l'ADN composés d'une particule d'environ 3 nm attachée à un nanotube de carbone à une extrémité. Les mesures de diffraction des rayons X (XRD) et de dispositif d'interférence quantique supraconducteur (SQUID) révèlent que les nanoparticules sont principalement Fe2O3 et superparamagnétiques. La solution de nanotubes enrichie en particules de Fe2O3 a une teneur en particules magnétiques d'environ 35 % en poids, une saturation de magnétisation d'environ 56 emu/g, et un rapport d'échelle de temps de relaxation magnétique (T1/T2) d'environ 12. Ces complexes ont un temps de relaxation spin-spin plus long (T2 environ 164 ms) que les particules ferromagnétiques typiques en raison de la plus petite taille de leur composant magnétique tout en conservant les signatures optiques des SWNT. Les cellules macrophagiques qui englobent les complexes enveloppés dans l'ADN ont été imagées à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et de la cartographie NIR, démontrant que ces nanostructures multifonctionnelles pourraient potentiellement être utiles dans l'imagerie biomédicale multimodale.