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Irradiation Effects on Polymer-Grafted Gold Nanoparticles for Cancer Therapy

Authors :
Fabienne Testard
G. C. Fadda
Serge Palacin
Aurélie Paquirissamy
Marine Le Goas
Caroline Aymes-Chodur
Geraldine Carrot
Thierry Pourcher
Jean Philippe Renault
Béatrice Cambien
Emile Jubeli
Dorra Gargouri
Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685)
Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685)
Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)
Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Groupe matériaux et santé
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Transporteurs et Imagerie, Radiothérapie en Oncologie et Mécanismes biologiques des Altérations du Tissu Osseux (TIRO-MATOs - UMR E4320)
Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-UMR E4320 (TIRO-MATOs)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)
Immunite anti-tumorale et chimiotactisme. Adenocarcinomes et métastases
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-IFR50-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Côte d'Azur (UCA)
ANR-10-LABX-0035,Nano-Saclay,Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab(2010)
Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay
UMR E4320 (TIRO-MATOs)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR50-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)
Palacin, Serge
Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab - - Nano-Saclay2010 - ANR-10-LABX-0035 - LABX - VALID
Source :
ACS Applied Bio Materials, ACS Applied Bio Materials, 2018, 2, pp.144-154. ⟨10.1021/acsabm.8b00484⟩, ACS Applied Bio Materials, ACS Publications, 2018, 2, pp.144-154. ⟨10.1021/acsabm.8b00484⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

In the context of cancer treatment, gold nanoparticles (AuNPs) are considered as very promising radiosensitizers. Here, well-defined polymer-grafted AuNPs were synthesized and studied under gamma irradiation to better understand the involved radiosensitizing mechanisms. First, various water-soluble and well-defined thiol-functionalized homopolymers and copolymers were obtained through atom transfer radical polymerization. They were then used as ligands in the one-step synthesis of AuNPs, which resulted in stable hybrid metal-polymer nanoparticles. Second, these nano-objects were irradiated in solution by γ rays at different doses. Structures were fully characterized through size exclusion chromatography, small-angle X-ray scattering, and small-angle neutron scattering measurements, prior to and after irradiation. We were thus able to quantify and to localize radiation impacts onto the grafted polymers, revealing the production sites of reactive species around AuNPs. Both external and near-surface scissions were observed. Interestingly, the ratio between these two effects was found to vary according to the nature of polymer ligands. Medium-range and long-distance dose enhancements could not be identified from the calculated scission yields, but several mechanisms were considered to explain high yields found for near-surface scissions. Then cytotoxicity was shown to be equivalent for both nonirradiated and irradiated polymer-grafted NPs, which suggested that released polymer fragments were nontoxic. Finally, the potential to add bioactive molecules such as anticancer drugs has been explored by grafting doxorubicin onto the polymer corona. This may lead to nano-objects combining both radiosensitization and chemotherapy effects. This work is the first one to study in details the impact of radiation on radiosensitizing nano-objects combining physical, chemical, and biological analyses.

Details

Language :
English
ISSN :
25766422
Database :
OpenAIRE
Journal :
ACS Applied Bio Materials, ACS Applied Bio Materials, 2018, 2, pp.144-154. ⟨10.1021/acsabm.8b00484⟩, ACS Applied Bio Materials, ACS Publications, 2018, 2, pp.144-154. ⟨10.1021/acsabm.8b00484⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....682c25684b21a7f6c8edc230814e590d
Full Text :
https://doi.org/10.1021/acsabm.8b00484⟩