"Organically Modified Silica Nanoparticles are Biocompatible and Can Be Targeted to Neurons In Vivo". F. Barandeh, P. L. Nguyen, R. Kumar, G. J. Iacobucci, M. L. Kuznicki, A. Kosterman, E. J. Bergey, P. N. Prasad, S. Gunawardena. PLoS ONE 7, e29424 (2012). doi:10.1371/journal.pone.0029424
The application of nanotechnology in biological research is beginning to
have a major impact leading to the development of new types of tools
for human health. One focus of nanobiotechnology is the development of
nanoparticle-based formulations for use in drug or gene delivery
systems. However most of the nano probes currently in use have varying
levels of toxicity in cells or whole organisms and therefore are not
suitable for in vivo application or long-term use. Here we test
the potential of a novel silica based nanoparticle (organically
modified silica, ORMOSIL) in living neurons within a whole organism. We
show that feeding ORMOSIL nanoparticles to Drosophila has no effect on
viability. ORMOSIL nanoparticles penetrate into living brains, neuronal
cell bodies and axonal projections. In the neuronal cell body,
nanoparticles are present in the cytoplasm, but not in the nucleus.
Strikingly, incorporation of ORMOSIL nanoparticles into the brain did
not induce aberrant neuronal death or interfered with normal neuronal
processes. Our results in Drosophila indicate that these novel silica
based nanoparticles are biocompatible and not toxic to whole organisms,
and has potential for the development of long-term applications.
La aplicación de la nanotecnología a la investigación biológica está comenzando a tener un mayor impacto, llevándola al desarrollo de nuevos tipos de herramientas para la salud humana. Uno de los objetivos de la nanobiotecnología es el desarrollo de formulaciones basadas en nanopartículas para su uso en sistemas de liberación de fármacos o de genes. Sin embargo la mayor parte de las nanosondas que se usan actualmente muestran distintos niveles de toxicidad en las células o en organismos enteros, y así es que no son adecuadas para aplicaciones in vivo o para usos prolongados. Aquí estudiamos el potencial de nanopartículas novedosas, basadas en dióxido de silicio (dióxido de silicio modificado orgánicamente, ORMOSIL), en neuronas vivas en todo un organismo. Mostramos que insertar nanopartículas ORMOSIL en Drosophila no tiene efecto alguno en la viabilidad. Las nanopartículas ORMOSIL penetran en cerebros vivos, en los cuerpos de las células neuronales y en las proyecciones de los axones. En el cuerpo de las células neuronales, las nanoparticulas se ubican en el citoplasma, pero no en el núcleo. Es importante mencionar que la incorporación de las nanopartículas ORMOSIL en el cerebro no indujeron muerte neuronal ni interfirieron con los procesos neuronales normales. Nuestros resultados en Drosophila indican que estas nanopartículas novedosas basadas en dióxido de silicio son biocompatibles y no son tóxicas en organismos enteros, y tienen el potencial de desarrollar aplicaciones de tiempos prolongados.
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