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Gadolinium oxysulfide nanoparticles as multimodal imaging agents for T2-weighted MR, X-ray tomography and photoluminescence

Authors :
Florian Mayer
Pascal Perriat
Séverine Lechevallier
Helene Gros-Dagnac
Kristina Djanashvili
Eddy Magdeleine
Jeannette Dexpert-Ghys
Pierre Celsis
Robin Garcia
Sèmiyou A. Osseni
Robert Mauricot
Marc Verelst
David Neumeyer
Joop A. Peters
Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
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)
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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)
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Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
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Institut Sainte Catherine [Avignon]
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ICELLTIS
Imagerie cérébrale et handicaps neurologiques (ICHN)
Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT)
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Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
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Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Source :
Nanoscale, Nanoscale, Royal Society of Chemistry, 2014, 6 (1), pp.555-564. ⟨10.1039/c3nr03982j⟩, Nanoscale, 2014, 6 (1), pp.555-564. ⟨10.1039/c3nr03982j⟩
Publication Year :
2013

Abstract

cited By 34; International audience; We have synthesized gadolinium oxysulfide nanoparticles (NPs) doped with other lanthanides (Eu3+, Er3+, Yb3+) via a hydroxycarbonate precursor precipitation route followed by a sulfuration process under a H2S-Ar atmosphere at 750 °C in order to propose new multimodal nanoplatforms for Magnetic Resonance (MR), X-ray and photoluminescence imaging. Gd2O2S:Eu3+ NPs strongly absorb near UV (≈300-400 nm) and re-emit strong red light (624 nm). They can be easily internalized by cancer cells, and imaged by epifluorescence microscopy under excitation in the NUV (365 nm). They are not cytotoxic for living cells up to 100 μg mL-1. Consequently, they are well adapted for in vitro imaging on cell cultures. Gd2O 2S:Eu3+ NPs also show strong transverse relaxivity and strong X-ray absorption allowing their use as contrast agents for T 2-weighted MRI and X-ray tomography. Our study shows that Gd 2O2S:Eu3+ NPs are considerably better than commercial Ferumoxtran-10 NPs as negative contrast agents for MRI. Upconversion emission of Gd2O2S:Er; Yb (1; 8%) NPs under infrared excitation (λex = 980 nm) shows mainly red emission (≈650-680 nm). Consequently, they are more specifically designed for in vivo deep fluorescence imaging, because both excitation and emission are located inside the "transparency window" of biological tissues (650-1200 nm). Magnetic relaxivity and X-ray absorption behaviors of Gd2O 2S:Er; Yb NPs are almost similar to Gd2O 2S:Eu3+ NPs.

Details

ISSN :
20403372 and 20403364
Volume :
6
Issue :
1
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nanoscale
Accession number :
edsair.doi.dedup.....839dd7ca0e25b65ef2621353f6774e3d
Full Text :
https://doi.org/10.1039/c3nr03982j⟩