Paul Mathieu, David Montpeyó, Sophie Laurent, Dimitri Stanicki, Catherine Amiens, Quyen Nguyen, Fernando Novio, Yannick Coppel, Céline Henoumont, Marc Respaud, Sébastien Boutry, Julia Lorenzo, Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Mons (UMons), Departament de Química [Barcelona] (UAB), Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), Department of Biochemistry and Molecular Biology, Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), C-NIM (project ESR_R&S_DF-000003/2017-006704), and Spanish Ministry of Sciences, Innovation and Universities (project RTI2018-098027-B-C22)
The growing concern over the toxicity of Gd-based contrast agents used in magnetic resonance imaging (MRI) motivates the search for less toxic and more effective alternatives. Among these alternatives, iron&ndash, iron oxide (Fe@FeOx) core-shell architectures have been long recognized as promising MRI contrast agents while limited information on their engineering is available. Here we report the synthesis of 10 nm large Fe@FeOx nanoparticles, their coating with a 11 nm thick layer of dense silica and functionalization by 5 kDa PEG chains to improve their biocompatibility. The nanomaterials obtained have been characterized by a set of complementary techniques such as infra-red and nuclear magnetic resonance spectroscopies, transmission electron microscopy, dynamic light scattering and zetametry, and magnetometry. They display hydrodynamic diameters in the 100 nm range, zetapotential values around &minus, 30 mV, and magnetization values higher than the reference contrast agent RESOVIST®, They display no cytotoxicity against 1BR3G and HCT116 cell lines and no hemolytic activity against human red blood cells. Their nuclear magnetic relaxation dispersion (NMRD) profiles are typical for nanomaterials of this size and magnetization. They display high r2 relaxivity values and low r1 leading to enhanced r2/r1 ratios in comparison with RESOVIST®, All these data make them promising contrast agents to detect early stage tumors.