Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (3), 308–313
CeO2-calcein nanoconjugate protective action against H2O2-induced oxidative stress in vitro
Nikita N. Chukavin – Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Pushchino; Moscow Region State University, Moscow, Russia; chukavinnik@gmail.com
Anton L. Popov – Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Pushchino, Russia; antonpopovleonid@gmail.com
Alexander B. Shcherbakov – Zabolotny Institute of Microbiology and Virology, Kyiv, Ukraine; ceroform@gmail.com
Olga S. Ivanova – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Moscow, Russia; runetta05@mail.ru
Arina D. Filippova – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Moscow, Russia
Vladimir K. Ivanov – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Moscow, Russia; van@igic.ras.ru
Corresponding author: Vladimir K. Ivanov, van@igic.ras.ru
DOI 10.17586/2220-8054-2022-13-3-308-313
PACS 68.65.-k, 81.20.-n, 82.70. Dd, 87.80.-y
ABSTRACT We studied cerium oxide-calcein nanoconjugate, which is capable of providing intracellular detection and simultaneous inactivation of reactive oxygen species (ROS). The synthesized nanoconjugate is easily uptaken by human mesenchymal stem cells (MSCs) and demonstrates antioxidant properties, protecting cells from H2O2-induced oxidative stress in vitro. Cerium oxide-calcein nanoconjugate neutralizes hydrogen peroxide, meanwhile releasing brightly fluorescent calcein from its surface, which is easily detected by fluorimeter or fluorescent microscope. This nanoconjugate is biocompatible and non-toxic to MSCs in concentrations below 2 mM. Such a theranostic agent can be considered as a promising tool for tracking the redox status of human MSCs in vivo.
KEYWORDS cerium oxide, calcein, bioimaging, cell uptake, oxidative stress, theranostics
ACKNOWLEDGEMENTS The work was supported by the Russian Science Foundation (project 20-74-00086).
FOR CITATION Chukavin N.N., Popov A.L., Shcherbakov A.B., Ivanova O.S., Filippova A.D., Ivanov V.K. CeO2-calcein nanoconjugate protective action against H2O2-induced oxidative stress in vitro. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (3), 308–313.
[In Russian] Н.Н. Чукавин, А.Л. Попов, А.Б. Щербаков, О.С. Иванова, А.Д. Филиппова, В.К. Иванов
Защитное действие наноконъюгата CeO2-кальцеин против H2O2-индуцированного окислительного стресса in vitro
АННОТАЦИЯ Мы исследовали наноконъюгат оксид церия-кальцеин, который способен обеспечивать внутриклеточную детекцию и одновременную инактивацию активных форм кислорода (АФК). Синтезированный наноконъюгат легко поглощается мезенхимальными стволовыми клетками (МСК) человека и проявляет антиоксидантные свойства, защищая клетки от H2O2-индуцированного окислительного стресса in vitro. Наноконъюгат оксид церия-кальцеин нейтрализует перекись водорода, при этом выделяя со своей поверхности ярко флуоресцирующий кальцеин, который легко обнаруживается флуориметром или флуоресцентным микроскопом. Этот наноконъюгат является биосовместимым и нетоксичным для МСК в концентрациях ниже 2 мМ. Такой тераностический агент можно рассматривать как перспективный инструмент для отслеживания редокс-статуса МСК человека in vivo.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА оксид церия, кальцеин, биоимиджинг, клеточное поглощение, окислительный стресс, тераностика.
