The Shape Effect of Mesoporous Silica Nanoparticles on Biodistribution, Clearance, and Biocompatibility in Vivo

体内分布 体内 介孔二氧化硅 生物相容性 材料科学 纳米颗粒 生物物理学 粒径 化学 纳米技术 脾脏 生物医学工程 介孔材料 免疫学 医学 生物 生物化学 催化作用 生物技术 冶金 物理化学
作者
Xinglu Huang,Linlin Li,Tianlong Liu,Nanjing Hao,Huiyu Liu,Dong Chen,Fangqiong Tang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:5 (7): 5390-5399 被引量:853
标识
DOI:10.1021/nn200365a
摘要

In our previous study we reported that the interaction of nanoparticles with cells can be influenced by particle shape, but until now the effect of particle shape on in vivo behavior remained poorly understood. In the present study, we control the fabrication of fluorescent mesoporous silica nanoparticles (MSNs) by varying the concentration of reaction reagents especially to design a series of shapes. Two different shaped fluorescent MSNs (aspect ratios, 1.5, 5) were specially designed, and the effects of particle shape on biodistribution, clearance and biocompatibility in vivo were investigated. Organ distributions show that intravenously administrated MSNs are mainly present in the liver, spleen and lung (>80%) and there is obvious particle shape effects on in vivo behaviors. Short-rod MSNs are easily trapped in the liver, while long-rod MSNs distribute in the spleen. MSNs with both aspect ratios have a higher content in the lung after PEG modification. We also found MSNs are mainly excreted by urine and feces, and the clearance rate of MSNs is primarily dependent on the particle shape, where short-rod MSNs have a more rapid clearance rate than long-rod MSNs in both excretion routes. Hematology, serum biochemistry, and histopathology results indicate that MSNs would not cause significant toxicity in vivo, but there is potential induction of biliary excretion and glomerular filtration dysfunction. These findings may provide useful information for the design of nanoscale delivery systems and the environmental fate of nanoparticles.
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