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  • pH-triggered release of manganese from MnAu nanoparticles that enables cellular neuronal differentiation without cellular toxicity.

pH-triggered release of manganese from MnAu nanoparticles that enables cellular neuronal differentiation without cellular toxicity.

Biomaterials (2015-05-03)
Suk Ho Bhang, Jin Han, Hyeon-Ki Jang, Myung-Kyung Noh, Wan-Geun La, Minyoung Yi, Woo-Sik Kim, Yunhee Kim Kwon, Taekyung Yu, Byung-Soo Kim
ZUSAMMENFASSUNG

At high concentrations, manganese (Mn) promotes cellular neurodevelopment but causes toxicity. Here, we report that Mn ion at high concentrations can be delivered to pheochromocytoma 12 (PC12) cells using gold nanoparticles (AuNPs) to enhance cellular neurodevelopment without toxicity. Mn(2+) release from AuNPs was designed to be pH-responsive so that low pH condition of the cell endosomes can trigger in situ release of Mn(2+) from AuNPs after cellular uptake of Mn-incorporated AuNPs (MnAuNPs). Due to the differences in reduction potentials of Mn and Au, only Mn ionized and released while Au remained intact when MnAuNPs were uptaken by cells. Compared to PC12 cells treated with a high concentration of free Mn(2+), PC12 cells treated with an equal concentration of MnAuNPs resulted in significantly enhanced cellular neurodevelopment with decreased apoptosis and necrosis. Treatment with a high concentration of free Mn(2+) led to an abrupt consumption of a large amount of ATP for the intracellular transport of Mn(2+) through the ion channel of the cell membrane and to mitochondrial damage caused by the high intracellular concentration of Mn(2+), both of which resulted in cell necrosis and apoptosis. In contrast, MnAuNP-treated cells consumed much smaller amount of ATP for the intracellular transport of MnAuNPs by endocytosis and showed pH-triggered in situ release of Mn(2+) from the MnAuNPs in the endosomes of the cells, both of which prevented the cell death caused by ATP depletion and mitochondrial damage. To our knowledge, this is the first report on the use of AuNPs as a vehicle for pH-responsive, intracellular delivery of metal ion, which may open a new window for drug delivery and clinical therapy.

MATERIALIEN
Produktnummer
Marke
Produktbeschreibung

Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, Hybri-Max, sterile-filtered, BioReagent, suitable for hybridoma, ≥99.7%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, Molecular Biology
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, sterile-filtered, BioPerformance Certified, meets EP, USP testing specifications, suitable for hybridoma
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, anhydrous, ≥99.9%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat, BioReagent, Molecular Biology, ≥98.5% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
2-Propanol, BioReagent, ≥99.5%, Molecular Biology
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, ≥99.5% (GC), suitable for plant cell culture
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ethyl alcohol, Pure, 200 proof, anhydrous, ≥99.5%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
DAPI, for nucleic acid staining
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumborhydrid, powder, ≥98.0%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat, ≥99.0% (GC), dust-free pellets
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
2-Propanol, anhydrous, 99.5%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat, ACS reagent, ≥99.0%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat -Lösung, BioUltra, Molecular Biology, 10% in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ethylenglycol, anhydrous, 99.8%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ethyl alcohol, Pure, 190 proof, ACS spectrophotometric grade, 95.0%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumborhydrid, ReagentPlus®, 99%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat, ReagentPlus®, ≥98.5% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, BioUltra, Molecular Biology, ≥99.5% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Isopropylalkohol, ≥99.7%, FCC, FG
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat, BioUltra, Molecular Biology, ≥99.0% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat -Lösung, BioUltra, 20% in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumselenit, 99%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumselenit, BioReagent, suitable for cell culture, ≥98%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
2-Propanol, BioUltra, Molecular Biology, ≥99.5% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Natriumdodecylsulfat, dust-free pellets, suitable for electrophoresis, Molecular Biology, ≥99.0% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Chloroform, anhydrous, ≥99%, contains 0.5-1.0% ethanol as stabilizer
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Sigma-Aldrich
Natriumborhydrid, granular, 99.99% trace metals basis
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
1,4-Diamino-butan -dihydrochlorid, powder, BioReagent, suitable for cell culture
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Chloroform, anhydrous, contains amylenes as stabilizer, ≥99%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.