Highly chelating stellate mesoporous silica nanoparticles for specific iron removal from biological media

Autor: Kevin Sartori, Anne Boos, Roxane Müller, Paula Duenas-Ramirez, Sylvie Begin-Colin, Damien Mertz, Mourad Elhabiri, Caroline Bertagnolli
Přispěvatelé: Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Département Sciences Analytiques et Interactions Ioniques et Biomoléculaires (DSA-IPHC), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'innovation moléculaire et applications (LIMA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Boos, Anne, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Journal of Colloid and Interface Science
Journal of Colloid and Interface Science, Elsevier, 2020, 579, pp.140-151. ⟨10.1016/j.jcis.2020.06.013⟩
Journal of Colloid and Interface Science, 2020, 579, pp.140-151. ⟨10.1016/j.jcis.2020.06.013⟩
ISSN: 1095-7103
0021-9797
DOI: 10.1016/j.jcis.2020.06.013⟩
Popis: In this work, the design of a new generation of functionalized large pore silica nanoparticles is addressed for the specific removal of iron from biological environments. Herein, mesoporous silica with a large pore stellate morphology, denoted STMS, were grafted with the highly specific iron chelating agent desferrioxamine B, DFoB. The challenge of this work was the step by step elaboration of the nanoplatform and the evaluation of its chelating efficiency and selectivity. Hence, the controlled covalent grafting of DFoB specific iron chelator, was successfully achieved ensuring a high grafting rate of chelating ligand of 730 nmol·mg-1 (i.e., 0.85 ligand·nm2). Furthermore, these highly chelating STMS silica were able to capture iron(III) stabilized with nitrilotriacetic acid (NTA) in solution at physiological pH with a fast kinetics (less than 30 minutes). For a stoichiometry 0.85:1 (FeNTA : DFoB), the STMS-DFoB nanoparticles allowed reaching capture capacity and efficiency of 480 nmolFe3+/mg SiO2 and 78%, respectively. Regarding the selectivity features of the removal process, studies were performed with two different media composed of various metal ions: (i) an equimolar solution of various metal cations and (ii) a Barth's buffer mimicking the brain solution composition. In both cases, the chelating STMS-DFoB showed a high selectivity for iron versus other ions at the same (Al3+) or different valency (Na+, K+…). Finally, this work paves the way for new nanosystems for metal overload treatments as well as for future highly chelating nanoplatforms that can be used at the interface between depollution and nanomedecine.
Databáze: OpenAIRE
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