Gadolinium nanoparticles and contrast agent as radiation sensitizers

Autor: Hélène Elleaume, Lucie Sancey, Thierry Brochard, Pascal Perriat, Marie Carrière, François Lux, Mélanie Flaender, Rolf F. Barth, Jean-Luc Ravanat, Florence Taupin, Josiane Arnaud, R. Delorme, Jean-François Mayol
Přispěvatelé: Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Modélisation et Simulation de Systèmes (LM2S), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Rayonnement synchrotron et Recherche Médicale, [GIN] Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA), Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ohio State University [Columbus] (OSU), Labex Primes (ANR-11-LABX-0063) of Lyon UniversityInvestissements d'Avenir (NR-11-IDEX-0007), ANR-10-BLAN-1532,RAPHAELO,Radiothérapie par Photo-Activation d'Eléments LOurds(2010), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Institut de Recherche Biomédicale des Armées [Brétigny-sur-Orge] (IRBA), Vernay, Emmanuelle, BLANC - Radiothérapie par Photo-Activation d'Eléments LOurds - - RAPHAELO2010 - ANR-10-BLAN-1532 - BLANC - VALID
Rok vydání: 2015
Předmět:
Radiosensitizer
photoelectric effect
Radiation-Sensitizing Agents
BRAIN-TUMORS
[PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex]
Cell Survival
Gadolinium
chemistry.chemical_element
Nanoparticle
Contrast Media
Metal Nanoparticles
[SDV.CAN]Life Sciences [q-bio]/Cancer
[SDV.IB.MN]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Nuclear medicine
[PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex]
[SDV.IB.MN] Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Nuclear medicine
law.invention
[SDV.CAN] Life Sciences [q-bio]/Cancer
law
Cell Line
Tumor
Animals
Radiology
Nuclear Medicine and imaging
Irradiation
Clonogenic assay
DOSE-ENHANCEMENT
CLINICAL SCENARIO
RADIOSENSITIZATION
Photons
[PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph]
Radiological and Ultrasound Technology
business.industry
Chemistry
X-Rays
Photoelectric effect
contrast agent
ADJUVANT TEMOZOLOMIDE
SYNCHROTRON STEREOTACTIC RADIOTHERAPY
Synchrotron
Rats
Colloidal gold
GOLD NANOPARTICLES
Biophysics
[PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph]
nanoparticles
SQUAMOUS-CELL CARCINOMA
MEGAVOLTAGE PHOTON BEAMS
Nuclear medicine
business
Zdroj: Physics in Medicine and Biology
Physics in Medicine and Biology, IOP Publishing, 2015, 60 (11), pp.4449-4464. ⟨10.1088/0031-9155/60/11/4449⟩
Physics in Medicine and Biology, 2015, 60 (11), pp.4449-4464. ⟨10.1088/0031-9155/60/11/4449⟩
ISSN: 1361-6560
0031-9155
Popis: International audience; The goal of the present study was to evaluate and compare the radiosensitizing properties of gadolinium nanoparticles (NPs) with the gadolinium contrast agent (GdCA) Magnevist® in order to better understand the mechanisms by which they act as radiation sensitizers. This was determined following either low energy synchrotron irradiation or high energy gamma irradiation of F98 rat glioma cells exposed to ultrasmall gadolinium NPs (GdNPs, hydrodynamic diameter of 3 nm) or GdCA. Clonogenic assays were used to quantify cell survival after irradiation in the presence of Gd using monochromatic x-rays with energies in the 25 keV–80 keV range from a synchrotron and 1.25 MeV gamma photons from a cobalt-60 source. Radiosensitization was demonstrated with both agents in combination with X-irradiation. At the same concentration (2.1 mg mL−1), GdNPS had a greater effect than GdCA. The maximum sensitization-enhancement ratio at 4 Gy (SER4Gy) was observed at an energy of 65 keV for both the nanoparticles and the contrast agent (2.44 ± 0.33 and 1.50 ± 0.20, for GdNPs and GdCA, respectively). At a higher energy (1.25 MeV), radiosensitization only was observed with GdNPs (1.66 ± 0.17 and 1.01 ± 0.11, for GdNPs and GdCA, respectively). The radiation dose enhancements were highly 'energy dependent' for both agents. Secondary-electron-emission generated after photoelectric events appeared to be the primary mechanism by which Gd contrast agents functioned as radiosensitizers. On the other hand, other biological mechanisms, such as alterations in the cell cycle may explain the enhanced radiosensitizing properties of GdNPs.
Databáze: OpenAIRE
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