Development of high-performance iron oxide nanoparticles for diagnostic and therapeutic applications

Dadfar, Seyed Mohammadali; Lammers, Twan (Thesis advisor); Slabu, Ioana (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021

Kurzfassung

SPION werden viel in der biomedizinischen Forschung eingesetzt. In dieser Arbeit wurden hochleistungsfähige SPION durch Co-Fällung und thermische Zersetzung hergestellt und für unterschiedliche Anwendungen getestet. Für SPION, die durch Co-Fällung hergestellt wurden, wurde ein Zentrifugationsprotokoll entwickelt, mit dem aus einer polydispersen Ausgangsmischung Nanopartikel mit gut definierter Größe und sehr enger Größenverteilung erhalten wurden. Die SPION, die nach der 2. und 3. Zentrifugation erhalten wurden, erwiesen sich im Vergleich zur rohen Ausgangsmischung und zu den kommerziellen Formulierungen Resovist® und Sinerem® als optimal für Anwendungen in der MRT, der MPI und der MFH. Die nach der 1. Zentrifugationsrunde erhaltenen SPION wiesen nach Einbettung in thermosensitiven Liposomen eine signifikante Erhöhung der SAR- r2- und r2/r1-Werte auf. Schließlich wurde die sequenzielle Zentrifugation auch zur Herstellung von Dextran-beschichteten SPION eingesetzt. Der SNR-Wert, der nach der 2. Zentrifugation erhaltenen SPION, war deutlich höher als der des Goldstandards Resovist®. Für die durch thermische Zersetzung hergestellten SPION wurden neuartige Methoden zur Aufreinigung von Vorläufermaterialien und mit Ölsäure beschichteten SPION entwickelt. Aufgrund der erzielten hohen Sättigungsmagnetisierung der Partikel war der SNR-Wert der resultierenden SPION achtmal höher als bei Resovist® und dreimal höher als bei Perimag®, was sie für MPI-Anwendungen attraktiv macht. Oleylamin-beschichtete SPION wurden in polymere Mizellen geladen, was zu hohen Relaxivitätswerten führte und dieses Produkt für MRT-Anwendungen interessant macht. Zusammengefasst zeigen diese Ergebnisse, dass eine verbesserte Methodik zur Herstellung, Reinigung und Funktionalisierung von SPION dazu beiträgt, deren Leistung in MRT, MPI und MFH zu steigern. Die entwickelten SPION (sowie SPION-beladene Liposomen und Mizellen) haben hohes Potenzial für mehrere biomedizinische Anwendungen, u.a. für funktionelle und molekulare Bildgebung, bildgesteuerte Medikamentenverabreichung, Biosensorik und Bildgebung von Stammzellen.

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