Nanotiges d'or modifiées à la silice conjuguées à des anticorps pour le diagnostic et la thérapie photothermique de Cryptococcus neoformans :une expérience in vitro

Contexte

Cryptococcus neoformans est une levure encapsulée, qui a été décrite pour la première fois par Busse en 1894 [1]. Infection par la levure encapsulée Cryptococcus neoformans peut entraîner une colonisation inoffensive des voies respiratoires, mais elle peut également entraîner une méningite ou une maladie disséminée [2], en particulier chez les personnes dont l'immunité à médiation cellulaire est défectueuse. La cryptococcose représente une infection fongique majeure mettant en jeu le pronostic vital chez les patients atteints d'une infection grave par le VIH et peut également compliquer la transplantation d'organes, la malignité réticulo-endothéliale, la corticothérapie ou la sarcoïdose [3]. La méningite cryptococcique associée à l'infection par le VIH est responsable de plus de 600 000 décès par an dans le monde [4]. La méningite cryptococcique et la maladie disséminée étaient invariablement mortelles. En 1995, Speed ​​et Dunt ont rapporté un taux de mortalité de 14% chez les patients atteints d'une maladie cryptococcique qui ont été traités par l'amphotéricine B plus la flucytosine [5]. Le bilan chez les patients suspectés de cryptococcose dépendait de la culture fongique. Cependant, il existe encore peu de solution rapide et efficace pour le diagnostic ou le traitement de C. néoformiens infection à un stade précoce. De plus, la plupart des patients atteints d'infections à cryptocoques ne reçoivent pas les traitements rapides, ce qui entraîne un taux de mortalité élevé.

Parmi toutes les techniques d'imagerie, la tomodensitométrie (TDM) à rayons X est l'un des outils de diagnostic les plus utiles dans les hôpitaux en termes de disponibilité, d'efficacité et de coût [6]. La tomodensitométrie est capable d'identifier les schémas anatomiques et de fournir des informations anatomiques complémentaires, notamment la localisation, la taille et l'extension de la tumeur sur le contraste endogène [7]. Une manifestation courante de la cryptococcose pulmonaire est la présence de nodules ou de masses pulmonaires solitaires ou multiples, de cavitation ou d'anomalies parenchymateuses. Ces manifestations sont clairement détectées par l'imagerie par tomodensitométrie (TDM) [8]. À l'aide de l'imagerie radiographique, les caractéristiques suivantes de la méningite cryptococcique sont typiquement présentés :des espaces de Virchow-Robin dilatés, un rehaussement méningé, une fissure choroïdienne proéminente et des kystes parahippocampiques [9]. Cependant, la cryptococcose précoce ne peut pas être détectée par imagerie radiologique. C'est-à-dire que nous ne pouvons pas effectuer un traitement rapide à un stade précoce. Récemment, des progrès dans le contrôle de la forme/morphologie de la surface des nanomatériaux d'or ont démontré la grande capacité à concevoir leur résonance plasmonique de surface localisée [10, 11]. Ici, nous avons étudié une sorte de matériau d'or à l'échelle nanométrique appelé nanotiges d'or (GNR), qui peut sélectivement se conjuguer avec les champignons. En imagerie CT clinique, les composés iodés sont le produit de contraste le plus couramment utilisé. Cependant, le numéro atomique et la densité électronique de l'or sont beaucoup plus élevés que ceux de l'iode. L'or peut induire une forte atténuation des rayons X, ce qui en fait un candidat idéal pour les agents de contraste CT [7]. En conjuguant les GNR avec des anticorps spécifiques, les scientifiques ciblent et capturent potentiellement des images de tissus et d'agents pathogènes spécifiques [12].

L'amphotéricine B est un agent thérapeutique majeur pour le traitement de la maladie cryptococcique, qui a été déployé depuis la fin des années 1960 [13]. Cependant, l'efficacité clinique de l'amphotéricine B est limitée et elle présente une néphrotoxicité significative [14]. L'efficacité des médicaments actuels est compromise par la toxicité, la résistance aux médicaments ou une plage d'activité inadéquate [15, 16]. Ainsi, de nouvelles méthodes thérapeutiques sélectives pour la maladie cryptococcique doivent être conçues. Récemment, les traitements photothermiques sont largement utilisés pour cibler et détruire les cellules cancéreuses, les virus et les bactéries [17,18,19]. Comparé aux régimes thérapeutiques traditionnels, le mécanisme de ces agents thérapeutiques est complètement différent. La lumière laser proche infrarouge (NIR) est une méthode de traitement photothermique idéale, qui peut être absorbée spécifiquement par les tissus ou les matériaux. La lumière peut pénétrer efficacement à travers les tissus accompagnant des dommages minimes aux tissus normaux [20]. Les GNR absorbent la lumière dans la région NIR (650-900 nm) et l'énergie lumineuse absorbée peut être convertie en énergie thermique. Sur la base de ce principe, c'est une méthode idéale pour combiner la lumière laser NIR avec les GNR pour le traitement. Par rapport aux photosensibilisateurs classiques, les GNR présentent plusieurs caractéristiques avantageuses :une section efficace d'absorption élevée, une solubilité élevée, une excellente compatibilité biologique, une hypotoxicité, une grande stabilité à la lumière et une conjugaison facile avec les molécules cibles [21]. Plusieurs rapports ont décrit comment les GNR peuvent être utilisés pour les traitements photothermiques [22,23,24]. Carpin a mené une expérience sur des cellules cancéreuses du sein, qui ont surexprimé le gène HER2 et ont été incubées avec des nanocoquilles de silice-or conjuguées anti-HER2. Par la suite, les complexes ont été irradiés par un rayonnement NIR de 808 nm. Par rapport au groupe témoin, les cellules ont été détruites [17]. Wang a signalé que les GNR conjugués à des anticorps pouvaient sélectionner la cible et détruire les Salmonella pathogènes bactéries lorsqu'elles sont exposées au rayonnement NIR. Il y a eu une réduction très significative des Salmonella viabilité cellulaire [19].

Ici, nous avons utilisé des nanotiges d'or modifiées en silice conjuguées à des anticorps pour lier spécifiquement C. néoformiens cellules. De plus, les cellules se liant aux complexes peuvent être facilement distinguées sur les images CT. Ces nanoparticules d'or étaient associées à C. néoformiens cellules via la conjugaison immunitaire, et la lyse photothermique a entraîné une réduction significative de la viabilité cellulaire. Notre étude a confirmé une toute nouvelle option pour le diagnostic et la thérapie photothermique de C. néoformiens in vitro et offre une possibilité de traitement de la cryptococcose de manière sûre et efficace.

Méthodes

Matériaux

Anti-C. néoformiens l'anticorps a été acheté auprès de Meridian Life Science (Memphis, TN, USA). Acide chloroaurique (HAuCl₄ ·3H₂ O) a été obtenu auprès de Sigma (St. Louis, MO, USA). Nitrate d'argent (AgNO₃ ), tétraéthylorthosilicate (TEOS), 3-aminopropyltriméthoxysilane (APTS), bromure de cétyltriméthyl ammonium (CTAB), borohydrure de sodium (NaBH₄ ), le 1-éthyl-3-(3-diméthyl aminopropyl)-carbodiimide (EDC), le poly(sodium-4-styrènesulfonate) (PSS) et l'acide ascorbique ont été obtenus auprès de J &K Chemical Limited (Chine). Tous les produits chimiques ci-dessus ont été utilisés sans autre purification. De l'eau déminéralisée (grade Millipore Milli-Q) avec une résistivité de 18,2 MΩ cm a été utilisée dans toutes les préparations.

Synthèse de nanotiges d'or modifiées à la silice conjuguées à des anticorps

Dans une expérience typique, les GNR ont été synthétisés selon le protocole assisté par un modèle à médiation par les semences [25,26,27]. Voie de synthèse pour la fabrication des nanotiges d'or modifiées en silice conjuguées à des anticorps (GNR-SiO₂ -Ab) est illustré sur la figure 1. Vingt-cinq millilitres de la solution de GNR ont été centrifugés à 12 000 tr/min pendant 15 min. Le surnageant, contenant principalement des molécules de CTAB, a été retiré et le précipité a été remis en suspension dans 20 mL d'éthanol anhydre ajusté à pH 10 avec 20 μL d'ammoniac à 28 %. Une fois le système soniqué, du TEOS de 5 mL (10 mM) a été ajouté, puis l'ensemble du système a été vigoureusement agité pendant 24 h. Les GNR recouverts de silice ont été collectés par centrifugation à 4000 tr/min pendant 30 min et ont été lavés trois fois avec de l'eau et deux fois avec de l'éthanol. Le GNR-SiO₂ purifié obtenu les échantillons ont été redispersés dans 10 mL d'éthanol pour une expérience ultérieure [28]. Par la suite, 10 mL d'APTS ont été ajoutés pour former une solution mélangée et laissés réagir sous reflux à 60 °C pendant 1 h. Le résultat a été lavé avec de l'eau déminéralisée cinq fois et séché à 60 °C pendant 3 h dans une étuve à vide pour obtenir le GNR-SiO₂ -NH₂ . Le résultat a été en outre recouvert d'un polymère (PSS) par une technique couche par couche fournissant des groupes amine accessibles au solvant [29]. Ces nanotiges à terminaison amine ont été mises à réagir avec l'acide carboxylique d'anticorps purifiés pendant 12 à 16 h en présence d'EDC, un carbodiimide hydrosoluble qui favorise la formation de liaisons amides entre l'acide carboxylique et l'amine primaire [30]. Après incubation, les complexes nanotige-anticorps ont été purifiés par centrifugation et remis en suspension dans du PBS [31].

Procédure synthétique de GNR-SiO₂ -Ab

Caractérisation de GNR-SiO₂ -Ab

La taille et la morphologie de GNR et GNR-SiO₂ -Ab ont été caractérisés par microscopie électronique à transmission (TEM ; Tecnai G2 spirit Biotwin, FEI, USA), fonctionnant à une tension d'accélération de 120 kV [20]. Les spectres UV-vis ont été mesurés à 20 °C avec un spectrophotomètre UV-visible (Shimadzu UV-2450, Shimadzu, Japon) équipé d'une cellule en quartz de 10 mm, où la longueur du trajet lumineux était de 1 cm. La longueur d'onde de 200 à 1000 nm a été balayée, car elle inclut les pics d'absorbance des GNR, anti-C. néoformiens anticorps et GNR-SiO₂ -Un B. Le GNR-SiO₂ -Ab a été incubé à 4 °C pendant 2 et 4 semaines. La longueur d'onde de 200 à 1000 nm a été balayée aux deux points dans le temps.

Unités Hounsfield de GNR-SiO₂ -Mesure Ab

La solution aqueuse de GNR-SiO₂ -Ab avec une concentration différente dans la plage de 0,04 à 4 mg/mL a été directement détecté à l'aide d'un scanner Philips Brilliance 64 CT (Philips Healthcare, Best, Pays-Bas). Les valeurs d'atténuation ont été obtenues à partir du logiciel d'imagerie CT.

Pièce jointe de C. néoformiens à GNR-SiO₂ -Ab

C.neoformans La souche H99 de type A a été obtenue auprès du Shanghai Key Laboratory of Molecular Medical Mycology (Shanghai Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai, Chine). Les champignons ont été laissés à incuber avec les GNR et les complexes anticorps-nanorod pendant 1 h avant de se préparer pour l'analyse MET. Les images ont été collectées sur un instrument TEM (Tecnai G2 spirit Biotwin, FEI, USA) fonctionnant à une tension d'accélération de 120 kV.

TDM in vitro des complexes champignon-anticorps-nanorod

Les matériaux et les champignons ont été divisés en trois groupes, qui comprennent le groupe de champignons (N), GPR-SiO₂ -Groupe Ab (G) et GPR-SiO₂ -Ab-attaché C. néoformiens groupe (G+N). La concentration de GNR-SiO₂ -La solution aqueuse d'Ab ci-dessus était de 4 mg/mL. Pour l'imagerie CT in vitro, les solutions des trois groupes ont été préparées dans des tubes Ep stériles de 1,5 mL. Tous les tomodensitogrammes ont été effectués à l'aide du système de tomodensitométrie ci-dessus.

Effets de la thérapie photo-thermique in vitro

C. néoformiens cellules incubées avec et sans GNR-SiO₂ -Ab ont été exposés à une irradiation laser NIR (LWIRL 808, Laserwave Ltd., Chine) pendant 5 min, avec une longueur d'onde de 808 nm et une intensité de 30 mW (4 W/cm ² ). Les images ont été collectées sur un instrument TEM (Tecnai G2 spirit Biotwin, FEI, USA) fonctionnant à une tension d'accélération de 120 kV. Après irradiation, les cellules ont été incubées pendant 2 h à 37 °C dans l'obscurité. C. néoformiens cellules incubées avec et sans GNR-SiO₂ -Ab ont été conçus comme des groupes témoins. La viabilité cellulaire a été déterminée en effectuant un test de viabilité cellulaire luminescent CellTiter-Glo® (Promega Corporation, Madison, WI, USA) conformément aux instructions du fabricant [28]. Ce test de viabilité cellulaire particulier était une méthode homogène, qui pouvait déterminer le nombre de cellules viables. La réaction catalysée par la luciférase entre la luciférine et l'ATP a été utilisée pour la synthèse de cellules métaboliquement actives. Toutes les expériences ont été répétées six fois et leurs valeurs moyennes ont été déterminées.

Analyse statistique

Toutes les analyses ont été effectuées à l'aide de SPSS version 13.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, États-Unis). Les données sont exprimées en moyenne  ± SD. P une valeur inférieure à 0,05 a été prise pour indiquer une signification statistique. Tous les chiffres présentés dans cet article ont été obtenus à partir de plus de trois expériences indépendantes avec des résultats similaires.

Résultats

Synthèse et caractérisation de GNR-SiO₂ -Ab

Une méthode pour les GNR recouverts de silice avec TEOS comme source de silice et APTS comme agent de couplage a déjà été rapportée [30]. La forme ou la taille des GPR n'a pas changé lorsqu'ils ont été conjugués à l'anti-C. néoformiens . La figure 2 montre l'image TEM de GNR-SiO₂ -Un B. Ces nanoparticules mesurent 18,48 ± 2,39 nm de largeur et 57,56 ± 4,57 nm de longueur.

un , b Image TEM de GNR-SiO₂ -Un B. Les nanotiges ont présenté un aspect en forme de tige. La forme ou la taille des GPR n'a pas changé lorsqu'ils ont été conjugués à l'anti-C. néoformiens

Propriété spectroscopique et stabilité du GNR-SiO₂ -Ab

Concernant la propriété photo-physique de GNR-SiO₂ -Ab, Fig. 3 montre les spectres d'absorbance de GNR-SiO₂ , GNR-SiO₂ -Ab et anti-C. néoformiens anticorps. Le spectre de GNR-SiO₂ montre que GNR-SiO₂ a deux bandes d'absorption, une faible longueur d'onde de résonance plasmonique de surface transversale (TSPRW) d'environ 520 nm et une forte longueur d'onde de résonance plasmonique de surface longitudinale (LSPRW) d'environ 808 nm. Après avoir été conjugués avec des anticorps, les TSPRW et LSPRW de GNR-SiO₂ -Ab sont respectivement de 540 et 835 nm. Dans une comparaison entre le spectre de l'anticorps et GNR-SiO2-Ab, les deux ont le même pic spécial à environ 280 nm. Ce résultat prouve que l'anti-C. néoformiens l'anticorps a été conjugué avec succès avec GNR-SiO₂ . Après incubation à 4 °C pendant 2 semaines, le TSPRW et le LSPRW de GNR-SiO₂ -Ab sont respectivement de 540 et 835 nm. Et les mêmes données ont été observées à 4 semaines. Le TSPRW et LSPRW de GNR-SiO₂ -Ab n'a pas changé après 4 semaines d'incubation. Il a confirmé la stabilité du GNR-SiO₂ -Ab.

Spectres d'absorption de :GNR+SiO₂ +Ab (A), GNR+SiO₂ (B), et anti-C. néoformiens anticorps (C). Le GNR-SiO₂ a deux bandes d'absorption, une faible longueur d'onde de résonance plasmonique de surface transversale (TSPRW) d'environ 520 nm et une forte longueur d'onde de résonance plasmonique de surface longitudinale (LSPRW) d'environ 808 nm. Après avoir été conjugués avec des anticorps, les TSPRW et LSPRW de GNR-SiO₂ -Ab sont 540 et 835 nm, respectivement

Unités Hounsfield de GNR-SiO₂ -Mesure Ab

Les unités Hounsfield (Hu) de GNR-SiO₂ -Ab évalué par un CT clinique. La figure 4 affiche les images CT dans la plage de 0,04 à 4 mg/mL de GNR-SiO₂ -Un B. Comme la concentration de GNR-SiO₂ -Ab a augmenté, l'intensité du signal CT a continuellement augmenté. Comme le montre la figure 3, Hu en fonction de GNR-SiO₂ -La concentration en Ab affiche une relation linéaire bien corrélée (R ² = 0.9903), décrit par l'équation typique suivante :y = 12,52x + 11.971. Ces résultats suggèrent que GNR-SiO₂ -Ab a une application potentielle en tant qu'agent de contraste positif pour l'imagerie par rayons X/CT.

Unités Hounsfield de GNR-SiO₂ -Un B. un Images CT in vitro de GNR-SiO₂ -Ab en suspension dans du PBS. La concentration (mg/mL) dans chaque échantillon est indiquée en haut de l'image respective. b Tracé d'atténuation CT de GNR-SiO₂ -Ab à diverses concentrations comprises entre 0,04 et 4 mg/mL

Pièce jointe de C. néoformiens Cellules vers GNR-SiO₂ -Ab

Les images MET montrent la caractéristique morphologique de C. néoformiens les cellules et les complexes champignon-anticorps-nanorode. Ces cellules ont un diamètre allant de 2 à 20 μm. La figure 5a affiche l'image TEM de C. néoformiens cellules, qui est entouré d'une capsule de polysaccharide. Ces cellules avaient un diamètre de 4 à 6 μm sans lier aucune structure. Comme le montre la figure 5b, le C. néoformiens les cellules sont couvertes par beaucoup de GNR-SiO₂ agrégés -Ab, après incubation avec les complexes anticorps-nanorod. Nous avons incubé les cellules du champignon avec GNR-SiO₂ afin d'explorer si GNR-SiO₂ était attaché à C. néoformanes. Nos résultats ont indiqué que GNR-SiO₂ ont été dispersés comme le montre la Fig. 5c. Notre étude montre que C. néoformiens les cellules peuvent se conjuguer avec GNR-SiO₂ -Ab sélectivement.

Les images MET illustrent l'interaction entre GNR-SiO₂ -Ab et C. néoformiens cellules. un Image MET de C. néoformiens cellules. b Image MET de complexes champignon-anticorps-nanorode. c Image MET de C. néoformiens cellules incubées avec GNR-SiO₂

TDM in vitro des complexes champignon-anticorps-nanorod

Nous avons effectué une analyse quantitative de l'intensité du signal CT via le programme d'affichage standard du fabricant (portail Philips, Philips Healthcare, Best, Pays-Bas). La figure 6 illustre les valeurs d'atténuation des rayons X des trois groupes. Les valeurs du groupe G+N étaient significativement plus élevées que celles des groupes G et N. De plus, les valeurs d'atténuation des rayons X du groupe G étaient significativement plus élevées que celles du groupe N. Ce résultat est en accord avec les découvertes de la littérature précédente [31].

un , b Scanner in vitro de différents groupes. Les valeurs du groupe G+N étaient significativement plus élevées que celles des groupes G et N. De plus, les valeurs d'atténuation des rayons X du groupe G étaient significativement plus élevées que celles du groupe N

Effets in vitro de la thérapie photothermique

Nous avons évalué la viabilité des cellules en effectuant un test de viabilité cellulaire dans un instrument luminescent CellTiter-Glo®. Les cellules sans irradiation avaient une plus grande viabilité que les cellules irradiées par NIR (P < 0,05). De plus, la viabilité des champignons était plus élevée que celle des cellules associées à GNR-SiO₂ -Ab après irradiation NIR (P < 0,05). De plus, les cellules avaient une viabilité plus élevée que les complexes champignon-anticorps-nanorod (P < 0,05). La figure 7 illustre clairement la variation de la viabilité de C. néoformiens cellules avec différents traitements. Après irradiation, C. néoformiens les cellules ont subi des dommages photothermiques et la structure normale des cellules a été détruite. Comme le montre la figure 8, les cellules présentaient des apparences atrophiques, irrégulières et effondrées. La capsule de polysaccharide caractéristique a été endommagée.

Viabilité des cellules qui ont été traitées différemment. Les cellules sans irradiation avaient une plus grande viabilité que les cellules irradiées par NIR (P < 0,05). De plus, la viabilité des champignons était plus élevée que celle des cellules conjointes avec GNR-SiO₂ -Ab après irradiation NIR (P < 0,05). De plus, les cellules avaient une viabilité plus élevée que les complexes champignon-anticorps-nanorod (P < 0,05)

un , b Les images MET montrent des dommages photo-thermiques de C. néoformiens cellules qui étaient en conjonction avec GNR-SiO₂ -Un B. Les cellules présentaient des apparences atrophiques, irrégulières et effondrées. La capsule de polysaccharide caractéristique a été endommagée

Discussion

La silice présente de nombreux avantages par rapport au polymère [32]. Les processus de préparation impliqués sont assez faciles et l'épaisseur d'une coquille de silice peut être ajustée à la taille et à la porosité souhaitées. De plus, la silice est extrêmement stable et présente une biocompatibilité, ne présente aucun changement de gonflement ou de porosité avec un changement de pH et n'est pas vulnérable aux attaques microbiennes. De plus, la silice a une facilité de modification de surface avec une variété de groupes fonctionnels en utilisant la chimie du silane et des réactifs organosiliciés disponibles dans le commerce pour le biociblage. Les GNR recouverts de silice conservent les propriétés optiques supérieures des GNR et peuvent améliorer leur stabilité thermique sous irradiation à haute énergie. Dans notre étude, après avoir été enrobé de silice et conjugué à l'anti-C. néoformiens anticorps, les GNR ont tous deux présenté un décalage vers le rouge du pic de résonance plasmonique de surface, en raison de l'augmentation de l'indice de réfraction du milieu environnant [32, 33]. Les résultats ont également indiqué que la taille de l'échantillon devient de plus en plus grande après modification et conjugaison. Ces données ont indiqué que nous avons réussi à conjuguer des nanoparticules d'or avec un anti-C. néoformiens anticorps. Cependant, nous ne pouvons pas exclure la possibilité que le GNR-SiO₂ plaie possède un pouvoir spécial pour conjuguer les cellules après liaison avec les anticorps, et nous effectuerons une étude plus approfondie à l'avenir. Dans cette étude, nous avons attaché avec succès GNR-SiO₂ -Ab à la capsule cellulaire par une simple réaction antigène-anticorps. De plus, nous avons réussi à garantir que nos complexes ciblent les antigènes de la capsule cellulaire.

Les GNR ont attiré l'attention au cours de la dernière décennie. Hainfeld et al. [34] ont d'abord rapporté que les GNR peuvent être utilisés comme agent de contraste aux rayons X. Les GNR confèrent plusieurs avantages par rapport aux molécules iodées, un agent de contraste conditionnel. En raison d'un numéro atomique et d'une densité électronique élevés, les GNR présentent un coefficient d'atténuation des rayons X relativement élevé. Le numéro atomique et la densité électronique de l'or (79 et 19,32 g/cm ³ , respectivement) sont supérieurs à ceux de l'iode (53 et 4,9 g/cm ³ ) [sept]. L'iode en tant qu'agent de contraste aux rayons X a de nombreux effets secondaires graves, tels que la néphrotoxicité et les réactions allergiques graves. Cependant, les GNR persistent dans le corps beaucoup plus longtemps que les agents de contraste iodés, ce qui signifie qu'il y a suffisamment de temps pour observer les images. De plus, les GNR peuvent cibler les cellules cancéreuses, les virus et les bactéries, via une fonctionnalisation de surface avec une variété de molécules, telles que des peptides ou des anticorps. Reuveni et al. [31] ont montré que plusieurs types de molécules différents peuvent être fixés à la surface des GNR. Dans cette étude, l'intensité du signal CT a continuellement augmenté, ainsi que la concentration accrue de GNR-SiO₂ -Ab, résultant en des images plus lumineuses. GNR-SiO₂ -Ab a présenté un potentiel positif significatif en tant qu'agents de contraste pour l'imagerie par rayons X/CT, ainsi que comme GNR. L'absorption des rayons X des nanotiges d'or est restée inchangée, même avec une modification de surface. Ces données indiquent que les propriétés d'atténuation des rayons X du GNR-SiO₂ -Ab n'a pas changé de manière significative en raison de la modification de la surface. Cela concorde avec les résultats rapportés dans la littérature précédente [35,36,37]. La fonctionnalisation de surface est un outil puissant qui permet un ciblage passif ou actif des GNR vers un site d'intérêt spécifique. Dans notre étude, nous avons attaché avec succès GNR-SiO₂ -Ab aux capsules de C. néoformiens . En outre, nous avons déterminé si ces particules conjuguées à des anticorps pouvaient être utilisées comme nanosondes lors de la réalisation d'une imagerie CT ciblée de C. néoformiens cellules in vitro. Nous avons observé que les images CT de C. néoformiens les cellules dispersées dans du PBS semblaient assez similaires aux images dérivées de C. néoformiens cellules dispersées dans l'eau. Cependant, il est difficile de distinguer les images des champignons des tissus mous. Un anticorps peut induire une agrégation beaucoup plus importante de GNR en se liant à la surface de C. néoformiens cellules résultant en des valeurs d'atténuation beaucoup plus élevées que jamais. Ainsi, nous pouvons réussir à obtenir une atténuation distincte des rayons X des champignons. Sur la base de nos résultats, la détection de C. néoformiens par imagerie CT pourrait être atteint et apporter de nouvelles opportunités dans le diagnostic.

Les GNR ont été largement utilisés pour la thérapie photothermique tumorale [22, 38, 39]. Notre étude indique que GNR-SiO₂ -Ab pourrait être un outil sélectif pour détruire C. néoformiens cellules. Nos résultats ont confirmé que la membrane cellulaire de C. néoformiens les cellules ont subi une destruction irréparable et grave après avoir été irradiées par NIR. De plus, la viabilité des cellules a diminué de manière significative par rapport aux cellules non traitées. Ces résultats ont indiqué que le rayonnement NIR à lui seul provoque la mort de C. néoformiens cellules. Cependant, la viabilité des cellules incubées avec GNR-SiO₂ -Ab avait également été déprimé. Dans des cellules incubées avec GNR-SiO₂ -Ab et soumis à une irradiation NIR, la viabilité des cellules est significativement réduite par rapport aux autres groupes. Nous nous assurons que le GNR-SiO₂ -Ab conjugué avec les champignons de manière sélective et a amélioré les effets du rayonnement NIR. GNR-SiO₂ -Ab a la capacité d'effets sélectifs de la thérapie photo-thermique sur le C. néoformiens cellules. Le mécanisme de l'effet n'a pas été rapporté auparavant. Nous supposons que la perturbation de la membrane cellulaire a probablement été induite par la mort cellulaire induite par l'irradiation. Normand et al. [18] ont rapporté que la viabilité de Pseudomonas aeruginosa a été réduite de manière significative lorsque cette espèce a été exposée à l'irradiation et liée avec des nanotiges d'or, qui ont été conjuguées de manière covalente avec des anticorps spécifiques. Ces cellules présentaient également des zones de membrane cellulaire gravement rompues avec des dommages irréparables, causés par l'exposition à l'irradiation NIR. Lorsque des nanoparticules ont été exposées au rayonnement NIR, la membrane cellulaire a été endommagée en raison de plusieurs facteurs, notamment l'explosion des nanoparticules, les ondes de choc, la formation de bulles et la désintégration thermique [40].

Dans cette étude, la mort ou l'activité réduite de C. néoformiens les cellules se sont produites lorsque la membrane cellulaire a été désintégrée et détruite par l'énergie thermique. Cependant, d'autres études devraient être menées pour confirmer cette hypothèse. C. néoformiens les cellules sont endommagées par les facteurs suivants :augmentations localisées de la température, explosion de nanoparticules, ondes de choc, formation de bulles et désintégration thermique causée par le rayonnement NIR. En particulier, C. néoformiens les cellules étaient considérablement endommagées lorsqu'elles étaient exposées uniquement au rayonnement NIR. Il y a deux raisons possibles pour expliquer comment le GNR-SiO₂ ciblé -Ab stimule le rayonnement NIR en provoquant la destruction photo-thermique de C. néoformiens cellules. Une possibilité est que dans la capsule de C. néoformiens cellules, le GNR-SiO₂ ciblé -Ab induit une augmentation localisée de la température. La deuxième possibilité est qu'en raison d'une réaction antigène-anticorps entre GNR-SiO₂ -Ab et la capsule de C. néoformiens cellules, il y a des changements structurels dans la paroi cellulaire et la capsule. En raison de ces changements, les cellules seraient plus sensibles au traitement photothermique [41]. Des études antérieures ont confirmé la faible toxicité des nanotiges d'or [22, 42, 43], et d'autres études seront nécessaires pour étudier l'effet de la thérapie photothermique in vivo. Le plus regrettable de notre étude est que nous n'avons pas discuté de la capacité de charge du GNR-SiO₂ -Un B. Une étude plus approfondie se concentrera sur la relation entre la capacité de charge de GNR-SiO₂ -Ab et l'effet photo-thermique.

Conclusions

Nous avons fabriqué avec succès le GNR-SiO₂ -Ab, qui était ciblé sur C. néoformiens cellules. Ces nanotiges d'or conjuguées à des anticorps spécifiques ont amélioré l'atténuation des rayons X de C. néoformiens cellules dans les images CT. Nos résultats ont indiqué que les GNR immunitaires, qui étaient médiés par des anticorps, augmentaient les effets de la thérapie photothermique induite par le NIR dans C. néoformiens cellules. De plus, GNR-SiO₂ -Ab a permis une manipulation facile et des procédures peu invasives dans le diagnostic et le traitement de C. néoformiens infections, en se concentrant sur l'application clinique potentielle de cette approche.