CC BY
13
НАНОТЕХНОЛОГИИ, НАНОМАТЕРИАЛЫ И МЕТАМАТЕРИАЛЫ
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2022. Т. 22, вып. 4. С. 357-373
Izvestiya of Saratov University. Physics, 2022, vol. 22, iss. 4, pp. 357-373
https://fizika.sgu.ru https://doi.Org/0.18500/1817-3020-2022-22-4-357-373, EDN: DLYOKR
Обзорная статья
УДК 53.06:615.4:615.9:576.5
Цитотоксичность апконверсионных наночастиц с оболочками. Обзор
Р. А. Верховский1, Р. А. Анисимов1, М. В. Ломова1, Д. К. Тучина12 3, Е. Н. Лазарева12, А. А. Доронкина1, А. М. Мыльников4, Н. А. Наволокин14, В. И. Кочубей1, И. Ю. Янина12 н
1 Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, Россия, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83
2Томский национальный исследовательский государственный университет, Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 36
3 Институт биохимии имени А. Н. Баха ФИЦ Биотехнологии РАН, Россия, 119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 33, строение 2
4Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского, Россия, 410012, г. Саратов, ул. Большая Казачья, д. 112
Верховский Роман Аркадьевич, младший научный сотрудник лаборатории «Дистанционно управляемые системы для тераностики» Научного медицинского центра, r.a.verhovskiy@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-1830-4582
Анисимов Роман Андреевич, аспирант Института физики полупроводников, инженер Лаборатории дистанционно управляемых систем для тераностики Научного медицинского центра, инженер учебной лаборатории полупроводниковой электроники, anisimovrmn@sgu.ru, https://orcid.org/0000-0002-7787-3948
Ломова Мария Владимировна, доцент кафедры физики полупроводников, старший научный сотрудник лаборатории «Биомедицинская фотоакустика», lomovamv85@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7464-1754
Тучина Дарья Кирилловна, кандидат физико-математических наук, 1доцент кафедры оптики и биофотоники, 2старший научный сотрудник междисциплинарной лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения,3научный сотрудник лаборатории молекулярного имиджинга, tuchinadk@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0203-4979 Лазарева Екатерина Николаевна, аспирант,1 ведущий инженер, старший преподаватель кафедры оптики и биофотоники,2 младший научный сотрудник лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения, lazarevaen@list.ru, https://orcid.org/0000-0002-9041-9846 Доронкина Анна Алексеевна, аспирант Института физики, лаборант учебной лаборатории атомной физики, квантовой электроники и спектроскопии, annador95@bk.ru, https://orcid.org/0000-0002-1660-5499
Мыльников Артем Михайлович, аспирант, ассистент кафедры патологической анатомии, научный сотрудник НИИ Фундаментальной и клинической уронефрологии, artyom-mylnikov@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2433-8228
Наволокин Никита Александрович, кандидат медицинских наук,1 старший научный сотрудник кафедры физиологии человека и животных,4доцент кафедры патологической анатомии, начальник экспериментального отдела ЦКП Экспериментальной онкологии, врач-патологоанатом, nik-navolokin@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-7876-9758
Кочубей Вячеслав Иванович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры оптики и биофотоники, saratov_gu@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-7834-9067
НАУЧНЫЙ ОТДЕЛ
© Верховский Р. А., Анисимов Р. А., Ломова М. В., Тучина Д. К., Лазарева Е. Н., Доронкина А. А., Мыльников А. М., Наволокин Н. А., Кочубей В. И., Янина И. Ю., 2022
Янина Ирина Юрьевна, кандидат физико-математических наук, Доцент кафедры оптики и биофотоники, 2старший научный сотрудник междисциплинарной лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения, irina-yanina@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-6814-556X
Аннотация. В работе приведен обзор результатов исследований цитотоксичности различных видов апконверсионных наночастиц непокрытых/покрытых разнообразными типами оболочек. В биологических и медицинских исследованиях использование наночастиц, люминесцирующихпри возбуждении светом ИК диапазона, представляется крайне перспективным, так как биологические ткани обладают наибольшей прозрачностью в дальней красной и ближней инфракрасной области спектра. Люминесценция таких частиц основана на механизме апконверсии (апконверсионные наночастицы), позволяющем вследствие многоступенчатого возбуждения получить люминесценцию с энергией кванта большей, чем энергия кванта излучения, используемого для возбуждения. Рассмотрено собственное неспецифическое цитотоксическое действие наночастиц, покрытых дополнительными оболочками или функционализированных с помощью адресных или фотоактивных молекул без использования их облучения («темновая» цитотоксичность).
Токсическое воздействие наночастиц на живые организмы имеет определяющее значение при их использовании в терапии или диагностике. Цитотоксичность частиц зависит от общего количества наночастиц, проникших в клетку, т. е. от концентрации, и в большинстве случаев носит дозозависимый эффект. На основе полученных данных можно сделать вывод, что у частиц, как правило, не наблюдалось заметной токсичности и максимальное снижение активности метаболических процессов наблюдалось при дозе 800 мкг/мл, зависящее от типа и размеров наночастиц и клеток. Покрытие из диоксида кремния (SiO2) является более подходящим для применения в медицинской практике благодаря низкой цитотоксичности. Ключевые слова: цитотоксичность, апконверсионные наночастицы, оболочки, концентрация, доза
Благодарности: Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда №21-72-10057, https://rscf.ru/project/21-72-10057/.
Для цитирования: ВерховскийР. А., Анисимов Р. А., Ломова М. В., Тучина Д. К., Лазарева Е. Н., ДоронкинаА. А., Мыльников А. М., Наволокин Н. А., Кочубей В. И., Янина И. Ю. Цитотоксичность апконверсионных наночастиц с оболочками. Обзор // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2022. Т. 22, вып. 4. С. 357-373. https://doi.Org/0.18500/1817-3020-2022-22-4-357-373, EDN: DLYOKR Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY4.0) Review
Cytotoxicity of various types of coated upconversion nanoparticles. Overview
R. A. Verkhovskii1, R. A. Anisimov1, M. V. Lomova1, D. K. Tuchina12 3, E. N. Lazareva12, A. A. Doronkina1, A. M. Mylnikov4, N. A. Navolokin1'4, V. I. Kochubey1, I. Yu. Yanina12 13
1Saratov State University, 83 Astrakhanskaya St., Saratov 410012, Russia 2 National Research Tomsk State University, 36 Lenin's Av., Tomsk 634050, Russia
3A. N. Bach Institute of Biochemistry, Research Center of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences, 33 build. 2, Leninsky prospect, Moscow 119071, Russia
4Saratov State Medical University named after V. I. Razumovsky, 112 Bolshaya Kazachya St., Saratov 410012, Russia
Roman A. Verkhovskii, r.a.verhovskiy@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-1830-4582 Roman A. Anisimov, anisimovrmn@sgu.ru, https://orcid.org/0000-0002-7787-3948 Maria V. Lomova, lomovamv85@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7464-1754 Daria K. Tuchina, tuchinadk@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0203-4979 Ekaterina N. Lazareva, lazarevaen@list.ru, https://orcid.org/0000-0002-9041-9846 Anna A. Doronkina, annador95@bk.ru, https://orcid.org/0000-0002-1660-5499 Artyom M. Mylnikov, artyom-mylnikov@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2433-8228 Nikita A. Navolokin, nik-navolokin@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-7876-9758 Vyacheslav I. Kochubey, saratov_gu@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-7834-9067 Irina Yu. Yanina, irina-yanina@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-6814-556X
Abstract. Background and Objectives: The object of the study was the cytotoxicity of various types of coated upconversion nanoparticles. The aim is to overview the literature on the cytotoxicity of various types of upconversion nanoparticles without/with coating and to search for their maximum permissible concentration when applied to cell. Materials and Methods: The approach used has been the analysis of recent publications on the topic. Results: Upconversion nanoparticles are promising for fluorescence imaging and cancer therapy. Nanoparticles with additional shells or functionalized by surface coating with targeted or photoactive molecules are considered. The toxicological effect of nanoparticles on living organisms is of decisive importance when they are used in therapy or diagnostics. The "dark" cytotoxicity of particles is considered. The cytotoxicity of particles depends on the total number of nanoparticles that have penetrated into the cell. Conclusion: Based on the analysis of a large number of publications, it can be concluded that nanoparticles coated with silicon dioxide (SiO2) are characterized by the least cytotoxic effect, which opens up prospects for the use of this type of nanoparticles in medical practice. Keywords: cytotoxicity, upconversion particles, shell, concentration, dose
Acknowledgements: The study was supported by a grant Russian Science Foundation No. 21-72-10057, https://rscf.ru/project/21-72-10057/.
For citation: Verkhovskii R. A., Anisimov R. A., Lomova M. V., Tuchina D. K., Lazareva E. N., Doronkina A. A., Mylnikov A. M., Navolokin N. A., Kochubey V. I., Yanina I. Yu. Cytotoxicity of various types of coated upconversion nanoparticles. Overview. Izvestiya of Saratov University. Physics, 2022, vol. 22, iss. 4, pp. 357-373 (in Russian). https://doi.org/0.18500/1817-3020-2022-22-4-357-373, EDN: DLYOKR This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC0-BY 4.0)
Введение
Одной из актуальных задач в медицине и биологии на сегодняшний день является поиск новых люминесцирующих агентов для фотодиагностики и терапии. В большинстве материалов люминесценция происходит по обычному механизму: поглощается излучение с длиной волны меньшей, чем длина волны люминесценции. Существует, однако, принципиально новый класс материалов, которые способные преобразовывать ИК излучение в видимое за счет явления апконверсии [1]. Преобразование происходит за счет передачи энергии двух и более длинноволновых фотонов с низкой энергией одному центру люминесценции, излучающему квант света, обладающий более высокой энергией (антистоксовое излучение). К областям применения апконверсионных наночастиц (АКНЧ) можно отнести такие, как биовизуализация [2-5], ранняя диагностика [6] и терапия заболеваний [4, 7-9], биозонды [2, 3, 10] и т. д. Кроме того, путем рационального легирования наночастиц (НЧ) с другими типами ионов АКНЧ можно использовать с дополнительными методами визуализации, такими как фотоакустическая визуализация
[11], позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
[12], компьютерная томография (КТ) [13], од-нофотонная эмиссионная томография (ОФЭТ) [14] и магнитно-резонансная томография (МРТ) [12, 13].
Использование химически стабильных, биосовместимых НЧ в биологических системах имеет огромные перспективы. Однако предварительно требуется получить информацию о том, насколько НЧ безвредны для здоровых клеток.
Существует несколько механизмов цитоток-сичности НЧ. Часть из них не требует участия света и определяет «темновую» токсичность НЧ, другие относятся к категории светозависимых процессов.
Как правило, цитотоксичность НЧ зависит от таких параметров частиц, как морфология, размер, гидрофобность и поверхностный заряд. Поскольку ионы, составляющие АКНЧ, и поверхностные лиганды могут высвобождаться в физиологических средах и биологических средах при распаде АКНЧ, важно также учитывать вклад растворенных компонентов АКНЧ
в токсичность АКНЧ. Кроме того, необходимо оценить поверхностное покрытие с точки зрения его защитной роли при растворении НЧ и его потенциальной токсичности. Насколько известно, несмотря на некоторые исследования АКНЧ [1518], влияние этих комбинированных эффектов на токсичность АКНЧ еще не было систематически исследовано.
В данном обзоре мы структурируем данные о цитотоксичности различных видов апконверсионных наночастиц непокрытых/покрытых разнообразными типами оболочек.
Цитотоксичность различных типов апконверсионных наночастиц
Существует множество методов анализа жизнеспособности, основанных на различных процессах, протекающих в клетках, таких как активность ферментов, проницаемость клеточной мембраны, адгезия клеток, продукция АТФ, производство коэнзимов и активность поглощения нуклеотидов. Эти методы могут быть по большей части классифицированы на различные категории: методы исключения красителей, например краситель трипановый синий (I), методы, основанные на метаболической активности (II), анализ количества АТФ (III), анализы с использованием сульфородамина B (IV), анализ жизнеспособности по маркерам протеазы (V), клоногенный анализ (VI), анализы пролиферации клеток по синтезу ДНК (VII) и микроспектроскопия комбинационного рассеяния (VIII) [19]. Но не все перечисленные методы широко применяются для анализа лекарственных препаратов. Выбор используемого в исследовании метода будет зависеть от изучаемого агента, природы предполагаемого ответа, клеток-мишеней, в частности, вариабельности данных, применимых в каждом конкретном случае.
Исходя из ряда исследований цитоток-сичности in vitro с помощью метилтиазолил тетразолия (МТТ), 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-5-(3-карбоксиметоксифенил)-2-(4-сульфофенил)-2Н-тетразолиум (MTS) тестов и набора для подсчета клеток-8 (CCK-8), можно сделать вывод, что АКНЧ обладают низкой цитотоксичностью, если используются в определенном диапазоне
концентраций и в пределах ограниченного периода инкубации [20-27].
В сочетании с измерением цитотоксичности с помощью биохимических методов исследование путей интернализации и высвобождения АКНЧ клетками важны для глубокого раскрытия их применения [28]. Некоторые работы показали, что цитотоксичность, вызванная НЧ, тесно связана с количеством интернализированных НЧ [29, 30]. Это свидетельствует о том, что содержание НЧ, поглощаемых клетками, может быть более важным показателем токсичности, чем инкубационная концентрация в среде. Таким образом, жизненно важно точно определить количество АКНЧ внутри клеток. С другой стороны, недостаточно изучено высвобождение АКНЧ, которое напрямую связано с временем внутриклеточного удержания и резкой хронической токсичностью. В работе [31] сообщается, что интернализиро-ванные АКНЧ, покрытые ПЭГ-фосфолипидом, высвобождаются из клетки посредством экзоци-тоза. Однако, хотя высвобожденное количество АКНЧ увеличилось со временем в среде, не было указано конкретное количество поглощенных и высвобожденных клетками АКНЧ [31].
Как правило, внутриклеточное содержание АКНЧ оценивали на основе их АК флуоресценции [32], в то время как АКНЧ могут быть частично разложены или повреждены в клетках [33], что, в свою очередь, может приводить к уменьшению испускаемой флуоресценции и ухудшению точности количественного определения.
В недавнем обзоре авторы обобщили имеющуюся информацию о нескольких анализах токсичности in vitro и in vivo и общих эффектах, вызываемых АКНЧ, с акцентом на экспериментальные условия, такие как время инкубации, методология дозирования, концентрация НЧ и методы анализа [34]. В работе [35] приведен физико-химический анализ целостности АКНЧ с точки зрения процессов растворения, происходящих на границе раздела твердой и жидкой фаз. В обзоре приведены основные механизмы токсичности АКНЧ. К ним можно отнести: фото-индуцированный процесс (например, генерация радикалов (OH*, 1O2)), размер НЧ, растворение НЧ (токсичность ионов редкоземельных элементов (РЗЭ), иттрия, фторида), утечка Ln3+, агрегация НЧ-НЧ, нескомпенсированный поверхностный заряд, катионно-анионное связывание через поверхностный заряд НЧ, адсорбция НЧ с белками.
Нестабильность на воздухе (окисление), растворение и быстрая агрегация в водной среде -это основные причины сложностей в работе с НЧ, в том числе приводящие к увеличению их токсичности. Решением проблем является создание защитной оболочки на поверхности частиц. К классическим покрытиям относятся: оксид кремния [21, 22, 36-40], олеиновая [24, 41], фолиевая [21, 40] и лимонная кислоты [42, 43], поверхностно-активные вещества (ПАВ) [23-25, 28, 36, 39, 43, 44-48] и полимеры [23, 28, 43, 46, 47]. Они обеспечивают не только химическую инертность к окислению и стабилизацию от агрегации НЧ в водной среде, но и создают биологическую совместимость для применения in vivo в различных областях.
Исследователи, работающие с АКНЧ, согласуются в том, что есть сложности в получении плотной оболочки, непроницаемой для воды [49, 50]. Было показано, что увеличение толщины оболочки (с 10 до 73 нм [18] или с 7 ± 2 до 21 ± 3 нм [50]) является простым подходом к минимизации цитотоксичности АКНЧ. Однако такая оболочка увеличивает размер НЧ, что не всегда допустимо. Поэтому, как правило, ищут компромисс между размером НЧ и частичной проницаемостью оболочки, увеличивающей токсичность.
Анализ данных, приведенных в таблице, сильно затруднен. Можно сделать вывод, подтвержденный и другими исследователями, что цитотоксичность зависит от типа исследуемых клеток. В то же время независимые исследования разных научных групп, проведенные с одним и тем же типом клеток и НЧ, отсутствуют. Одной из причин цитотоксичности является высвобождение ионов фтора или редкоземельных элементов вследствие частичного растворения наночастиц в воде, однако нам не удалось обнаружить данные о растворимости приведенных в таблице НЧ. Это не позволяет сопоставить данные о цитотоксичности НЧ разного типа и их растворимости, даже если они применялись для одного и того же типа НЧ. Наиболее реально оценить влияние оболочек разного типа на изменение цитотоксичности по сравнению с непокрытыми наночастицами.
Согласно литературным данным (см. таблицу), АКНЧ в своем большинстве проявляют дозозависимый цитотоксический эффект, увеличивающийся с течением времени [24, 25, 37]. Так, сравнительное исследование цитотоксичности НЧ NaYF4, покрытых оболочкой из SiO2,
продемонстрировало динамику уменьшения выживаемости культур клеток скелетных миобла-стов и стволовых клеток костного мозга крысы (BMSCs) с течением времени [37]. Увеличение концентрации частиц также негативно сказывалось на выживаемости клеточных линий [37, 46]. Дозозависимая цитотоксичность также была показана для НЧ Y2Oз: 1% ТЬ3+, 0.25% Еи3+ в отношении клеточной линии фибробластов мыши ^929) [25], НЧ NaGdF4 : Yb, Ег в отношении эндотелиальных клеток аорты человека (HAECs) [24], а также НЧ NaYF4: Yb3+, Ег3+ в отношении культуры клеток рака молочной железы человека (MCF-7) и клеточной линии эмбриональных фибробластов мыши (ШН-3Т3) [23] и др.
Было показано, что нанесение оболочки на поверхность НЧ может снизить вызываемый ими цитотоксический эффект, однако это наблюдается не для всех видов покрытий (см. таблицу). Положительный эффект на выживаемость клеток наблюдался для НЧ, покрытых оболочкой из SiO2 [21, 22] и полиакриловой кислоты [23, 28]. Реже для снижения цитотоксичности НЧ применяется 2-аминоэтил дигидрофосфат [23]. Покрытие НЧ оболочкой из полиэтиленимина, в свою очередь, вызывало неоднозначный эффект: нанесение его на поверхность НЧ NaYF4: Yb, Ег демонстрировало схожие показатели цитотоксичности, как и для НЧ, покрытых оболочкой из SiO2, при концентрациях до 25 мкг/мл [37, 46]; однако нанесение полиэтиленимина на поверхность НЧ P-NaYF4 : Yb3+ : Ег3+ : Тт3+/NaYF 4 приводило к увеличению их цитотоксичности в сравнении с непокрытыми НЧ [44]. В свою очередь, нанесение полималеинового ангидрид - октаде-цена [44] и моноолеата полиэтиленгликоля [24] негативно сказывалось на цитотоксичности НЧ в сравнении с непокрытыми.
Исследование взаимодействия АКНЧ с клетками скелетных миобластов и стволовых клеток костного мозга крысы показало возможность интернализации НЧ данными клетками [37]. Согласно полученным данным, захваченные частицы в незначительной степени оказывают влияние на целостность цитоплазматической мембраны, что, как было установлено, не является причиной их времязависимой цитотоксичности. Возможное увеличение цитотоксичности АКНЧ с течением времени обусловлено динамикой их растворения внутри клетки под действием внутриклеточных ферментов, однако данный вопрос ещё не до конца исследован.
Результаты исследования показывают, что цитотоксичность АКНЧ зависит от типа клеток [32]. Частицы не токсичны для дермальных фиб-робластов и малотоксичны для кератиноцитов. Вместе с тем, токсичность для кератиноцитов зависит от концентрации НЧ, а значит, эти клетки можно использовать в качестве биологического индикатора для оценки безопасности разных типов АКНЧ.
Расхождение между реакцией фибробластов и кератиноцитов для НЧ с полимерным покрытием оказалось еще выше - например, частицы с покрытием из полиэтиленимина сильно нарушали внутриклеточный метаболизм кератиноци-тов, но не влияли на фибробласты.
В ряде работ показано, что АКНЧ с меньшим размером эффективно поглощаются клетками, что может снизить токсичность НЧ в субклеточных областях и повысить биосовместимость [34, 51]. В то же время применение АКНЧ, имеющих размеры менее 10 нм, имеет ограничение ввиду снижения интенсивности люминесценции из-за их кубической структуры кристаллической решетки [52]. Независимо от наличия или отсутствия функционализации поверхности и размера НЧ цитотоксичность зависит от дозы и возрастает со временем, становясь более выраженной через 48 ч [53]. Однако сложно установить четкую тенденцию влияния размера АКНЧ на ци-тотоксический профиль.
Таким образом, для всех типов НЧ и клеток наблюдается дозозависимая цитотоксич-ность. Дозы, приведенные в статьях, изменялись от 0.001 [21, 22] и до 6 х 104 мкг/мл [41]. Максимальное снижение активности метаболических процессов наблюдалось при дозе 800 мкг/мл [44], однако она зависит от типа и размеров НЧ и клеток (см. таблицу). Влияние оболочки и заряда частиц неоднозначно - наблюдается как увеличение, так и уменьшение токсичности [20-54]. Стоит отметить, что более полную картину токсичности могут дать морфологические показатели культуры клеток, полученные с помощью флуоресцентных методов визуализации: количество всех типов клеток, мертвых, живых, клеток с серпами, клеток с пикнозом ядра, клеток с апоптотическими тельцами в поле зрения и т. п. [55, 56].
В работе [57] дан анализ выживаемости клеток в присутствии АКНЧ, покрытых различными оболочками, при облучении, возбуждающем люминесценцию излучением. Эти данные показывают значительную смертность клеток, что
Выживаемость клеток в присутствии АКНЧ, покрытых различными оболочками
Table 1. Viability of cells in the presence of UCNPs covered various shell
Клеточная линия / Cell line Тип АКНЧ и покрытие (толщина, нм) / UCNP type and shell (thickness, nm) Выживаемость (%) / Время инкубации (ч) / Cell viability, (%) / incubation time (h) Концентрация НЧ (мкг/мл) / Concentration NPs (ц-g/ml) Метод выявления выживаемости / Detection method of viability
Клеточная линия гепатоцеллю-лярной карциномы человека (HepG2) / Human hepatocellular carcinoma cell line (HepG2) NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиакриловая кислота (в среднем 39.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Poly acrylic acid (39.5 nm average) —75-90/48 (35 нм); —78-90/48 (35 нм) 12.5-200 [28] Несколько методов, включая анализ МТТ, определение уровней глута-тиона (FTT), активных форм кислорода (АФК), аденозинтрифосфата (АТФ) и митохондриального мембранного потенциала (ММП), а также окрашивание кальцеином ацетоксиметиловым эфиром (АМ)/пропидия йодид (ПЙ) / Multiple methods including МТТ assay, the determination of glutathione (GSH), reactive oxygen species (ROS), adenosine triphosphate (ATP) and mitochondrial membrane potential (MMP) levels, and calcein-acetoxymethyl ester (AM)/Propidium iodide (PI) staining
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полэтиленимин (40 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyethyleneimine (40 nm) —68-83/48 (35 нм)
Клетки гиппокампа / Hippocampal cells NaYF4: Yb3+, Er3+; Непокрытые/ NaYF4: Yb3+, Er3+; Uncoated -57/72 800 [44] Окраска ПЙ и бисбензимидом / PI and bisBenzimide staining
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полималеиновый ангидрид -октадецен (-) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polymaleic anhydride - octadecene (-) -48/72
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полэтиленимин (-) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyethyleneimine (-) -22/72
Цервикальные раковые клетки HeLa/ Cervical cancer cells HeLa Y203/Er3+, Yb3+; Непокрытые / Y203/Er3+, Yb3+; Uncoated -72-96/24 0.001-1 [21] MTT
Y203/Er3+, Yb3+; Si02 с фолиевой кислотой (Si02 5 нм) / Y203/Er3+, Yb3+; Coated Si02 with folic acid (Si02 5 nm) -93-97/24
Gd203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Непокрытые / Gd203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Uncoated -72-83/24 0.001-1 [22] MTT
Gd203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Si02 (5 нм) / Gd203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Coated Si02 (5 nm) -94-99/24
Y203:ErJ+/Yb':i+ (1%, 1%); Непокрытые / Y203:Er3+/Yb3+ (1%, 1%); Uncoated -73-95/24
Y203:Er3+/Yb3+ (1%, 1%); Si02 (5 hm) / Y203:Er3+/Yb3+ (1%, 1%); Coated Si02 (5 nm) -82-95/24
Y203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Непокрытые / Y203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Uncoated -58-77/24 0.001-1 [22] MTT
Y203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Si02 (5 hm) / Y203:Er3+/Yb3+ (1%, 10%); Coated Si02 (5 nm) -83-91/24
NaLuF4:Yb,Tm; диэтилентриаминпентаацетат гадолиния (Si02- GdDTPA) (около 5 hm) / NaLuF4:Yb,Tm; Coated Si02 and gadolinium diethylene-triaminepentaacetate (Si02- GdDTPA) (about 5 nm) -80-95/24 50-500 [36] MTT
Клетки аденокарциномы молочной железы человека (MDA-МВ-231) / Cells of human breast adenocarcinoma (MDA-MB-231) Y203/Er3+, Yb3+; Непокрытые / Y203/Er3+, Yb3+; Uncoated -83-95/24 0.001-1 [21] MTT
Y203/Er3+, Yb3+; Si02 с фолиевой кислотой (Si02 5 нм) / Y203/Er3+, Yb3+; Coated Si02 with folic acid (Si02 5 nm) -97-100/24
Эпителиоподобная клеточная линия MCF-7 / Epithelial-like cell line MCF-7 Y203/Er3+, Yb3+; Непокрытые / Y203/Er3+, Yb3+; Uncoated -91-93/24
Y203/Er3+, Yb3+; Si02 с фолиевой кислотой (Si02 5 нм) / Y203/Er3+, Yb3+ ; Coated Si02 with folic acid (Si02 5 nm) -81-99/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Непокрытые / NaYF4: Yb3+, Er3+; Uncoated -94-101/24 20-500 [23] MTT
NaYF4: Yb3+, Er3+; 2-аминоэтилдигид-роген фосфат (1.75 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; 2-aminoethyl dihydrogen phosphate (1.75 nm) -95-100/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиакриловая кислота (7.85 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyacrylic acid (7.85 nm) -89-98/24
Продолжение таблицы / Continuation of the Table
Клеточная линия / Cell line Тип АКНЧ и покрытие (толщина, нм) / UCNP type and shell (thickness, nm) Выживаемость (%) / Время инкубации (ч) / Cell viability, (%) / incubation time (h) Концентрация НЧ (мкг/мл) / Concentration NPs (ц-g/ml) Метод выявления выживаемости / Detection method of viability
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиаллиламин (10.75 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyallylamine (10.75 nm) -43-94/24
Клетки карциномы жёлчных протоков человека линии QBC939 / Human bile duct carcinoma cell line QBC939 NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиакриловая кислота (34.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyacrylic acid (34.5 nm) -76/24 6 104 [41] MTT
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиаллиламин (20.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyallylamine (20.5 nm) -57/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиэтиленгликоль-блок-поликапролактон (52 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyethylene glycol-block-polycaprolactone (52 nm) -94/24
Клеточная линия рака легкого А549 / Cell line of lung cancer A 549 NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиакриловая кислота (34.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyacrylic acid (34.5 nm) -94/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиаллиламин (20.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyallylamine (20.5 nm) -68/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиэтиленгликоль-блок-поликапролактон (52 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyethylene glycol-block-polycaprolactone (52 nm) -96/24
Клетки микроглии, полученная из мышиной линии С57 / BL6 (BV-2) / Microglial cell derived from C57 / BL6 murine (BV-2) NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиакриловая кислота (34.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyacrylic acid (34.5 nm) -96/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиаллиламин (20.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyallylamine (20.5 nm) -78/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиэтиленгликоль-блок-поликапролактон (52 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyethylene glycol-block-polycaprolactone (52 nm) -96/24
Эндотелиальные клетки пупочной вены человека HUVEC / Human umbilical vein endothelial cells HUVEC NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиакриловая кислота (34.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyacrylic acid (34.5 nm) -96/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиаллиламин (20.5 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyallylamine (20.5 nm) -76/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиэтиленгликоль-блок-поликапролактон (52 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyethylene glycol-block-polycaprolactone (52 nm) -87/24
Линия эмбриональных фибро-бластов мыши ЗТЗ / Mouse embryonic fibroblast line ЗТЗ NaYF4: Yb3+, Er3+; Непокрытые / NaYF4: Yb3+, Er3+; Uncoated -98-103/24 20-500 [23] MTT
NaYF4: Yb3+, Er3+; 2-аминоэтилдигид-роген фосфат (1.75 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; 2-aminoethyl dihydrogen phosphate (1.75 nm) -92-100/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиакриловая кислота (7.85 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyacrylic acid (7.85 nm) -94-102/24
NaYF4: Yb3+, Er3+; Полиаллиламин (10.75 нм) / NaYF4: Yb3+, Er3+; Polyallylamine (10.75 nm) -69-94/24
Первичные эндотелиальные клетки аорты человека / Human aortic primary endothelial cells NaYF4:Yb,Er; Непокрытые / NaYF4:Yb,Er; Uncoated -85-100/24 5-75 [24] MTT и окрашивание АМ/ПЙ / MTT and AM / PI staining
NaYF4:Yb,Er; Моноолеат полиэтиленгликоля (6.85 нм) / NaYF4:Yb,Er; Polyethylene glycol monooleate (6.85 nm) -50/24
NaGdF4:Yb,Er; Непокрытые / NaGdF4:Yb,Er; Uncoated -80-100/24
NaGdF4:Yb,Er; Моноолеат полиэтиленгликоля (-) / NaGdF4:Yb,Er; Polyethylene glycol monooleate (-) -50-67/24
Окончание таблицы / Continuation of the Table
Клеточная линия / Cell line Тип АКНЧ и покрытие (толщина, нм) / UCNP type and shell (thickness, nm) Выживаемость (%) / Время инкубации (ч) / Cell viability, (%)/ incubation time (h) Концентрация НЧ (мкг/мл) / Concentration NPs (ц-g/ml) Метод выявления выживаемости / Detection method of viability
Мезенхимальные стволовые клетки mMSC / Mesenchymal stem cells mMSC NaYF4:Yb,Er; ПЭГилированный L-аргинин (PEG-ARG) (10 нм) / NaYF4:Yb,Er; PEGylated L-arginine (PEG-ARG) (10 nm) -85-97/24 25-400 [45] Окраска 40,6-диамидино-2-фенилиндол (ДАФИ), трипановым синим в сочетании с оценкой АФК с помощью дигидроэтидиевого (ДЕЭ) зонда. Целостность клеточной мембраны определялась с помощью анализа высвобождения лактатдегидрогеназы (ЛДЕ) / 40,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), Trypan blue staining and ROS production was evaluated by a dihydroethidium (DHE) probe. The cell membrane integrity can be determined by lactate dehydrogenase (LDH) leakage assay
Стволовые клетки костного мозга rBMSC / Bone marrow stem cells rBMSC NaYF4:Yb,Er; Si02 (около 8 ± 1.5 нм) / NaYF4:Yb,Er; Coated Si02 (about 8 ± 1.5 nm) > 79/12,24,36,48 1-100 [37] MTS и окраска пеназина этосульфатом (ПЭС). Целостность клеточной мембраны определялась с помощью анализа высвобождения лактатдегидрогеназы (ЛДЕ) / MTS and penazine ethosulfate (PES) staining. The cell membrane integrity can be determined by lactate dehydrogenase (LDH) leakage assay
NaYF4:Yb,Er; Полэтиленимин (-) / NaYF4:Yb,Er; Polyethyleneimine (-) -85-99/24, 48 5-25 [46] MTS и окраска пеназина этосульфатом (ПЭС) / MTS and penazine ethosulfate (PES) staining
a—NaYbF4: Tm3+ / CaF2; Полэтиленимин (-) / a-NaYbF4: Tm3+ / CaF2; Polyethyleneimine (-) -96-105/4 -63-86/24 5-100 [47] MTT
Скелетные миобласты крысы / Skeletal myoblasts of the rat NaYF4:Yb,Er; Si02 (около 8 ± 1.5 нм) / NaYF4:Yb,Er; Coated Si02 (about 8 ± 1.5 nm) > 85/12,24,36,48 1-100 [37] MTS и окраска пеназина этосульфатом (ПЭС). Целостность клеточной мембраны определялась с помощью анализа высвобождения лактатдегидрогеназы (ЛДЕ) / MTS and penazine ethosulfate (PES) staining. The cell membrane integrity can be determined by lactate dehydrogenase (LDH) leakage assay
Фибробластоид почки хомяка BHK-21 / Hamster kidney fibroblastoid BHK-21 NaYF4:Yb,Er; Si02 (-) / NaYF4:Yb,Er; Coated Si02 (-) -82-92/48 0.25-5 мкл при исходной концентрации 100 мкг/мл [38] MTS
Фибробласты мыши L-929 / Mouse fibroblasts L-929 NaLuF4:Yb,Er; Додецилсульфат натрия (2.5 нм) / NaLuF4:Yb,Er; Sodium dodecyl sulfate (2.5 nm) -96-100/24 3.125-200 [48] MTT
а;
CD
а: о
S £
§
о 2
а:
CU
а: о 2 си -н
■8 S CU Sa о-
П)
а 2 си -н
■8 S си Sa о-
Y2O3: Eu,Tb; Непокрытые / Y203: Eu,Tb; Uncoated -27-98/24 CCK-f 1-1000 [25] (модифицированный MTT) / CCK-8 (modified MTT)
NaYF4: Yb,Er; Si02 с полиэтиленглико-лем (27 нм) / NaYF4: Yb,Er ; Coated Si02 with polyethylene glycol (PEG) (27 nm) -94-99/24 MTT 12.5-400 [39]
BaGdF5:Yb,Tm; Желатин (2.5 нм) / BaGdF5:Yb,Tm; Gelatin (2.5 nm) -99-105/24 MTT 3.125-200 [54]
Линия клеток печени L02 человека / Human liver cell line L02 NaLuF4:Yb,Tm; диэтилентриаминпентаацетат гадолиния (Si02- GdDTPA) (около 5 нм) / NaLuF4:Yb,Tm; Coated Si02 and gadolinium diethylene-triaminepentaacetate (Si02- GdDTPA) (about 5 nm) -80-95/24 MTT 50-500 [36]
Клеточная линия желудочного эпителия GES-1 / Gastric epithelial NaGdF4:Yb,Er; Непокрытые / NaGdF4:Yb,Er; Uncoated -72-93/36 MTT 31.25-500 [26]
cell line GES-1 LaF3:Yb,Tm; Si02 с фолиевой кислотой (Si02 3 нм) / LaF3:Yb,Tm; Coated Si02 with folic acid (Si02 3 nm) -75-79/12 MTT 50-800 [40]
NaLuF4:Yb,Er; Цитрат натрия / NaLuF4:Yb,Er; Sodium citrate -65-97/24 MTT 5-80 [42]
Клеточная линия рака желудка человека MGC-803 / Human gastric cancer cell line MGC-803 LaF3:Yb,Tm; Si02 с фолиевой кислотой (Si02 3 нм) / LaF3:Yb,Tm; Coated Si02 with folic acid (Si02 3 nm) -77-98/12 MTT 50-800 [40]
NaLuF4:Yb,Er; Цитрат натрия (20.5 нм) / NaLuF4:Yb,Er; Sodium citrate (20.5 nm) -75-83/24 MTT 5-80 [42]
Карцинома молочной железы человека T47D / Human breast carcinoma T47D Yi.903:Euq^; Непокрытые / YL903:Euo^; Uncoated -65-105/24 -85-160/48 MTT 0.01-100 [27]
Клетки аденокарциномы молочной железы человека (MDA-МВ-231) / Cells of human breast adenocarcinoma (MDA-MB-231) Yi.9C>3:Euq^; Непокрытые / YL903:Euo^; Uncoated -100-107/24 -190-235/48
>
00
1 СП
0
I,
S §
£
а а
л 8
1 о о
О)
а §
а:
СП
-8
0
5
1 сг
Я
а:
О)
а: о -с
О)
о
а
с
о
о\ §
о
О
Pi
Uj VI
свидетельствует о наличии фотодинамического эффекта.
Заключение
Апконверсионные наночастицы являются перспективной платформой для создания новых препаратов для терапии и диагностики опухолевых заболеваний. Приведен обзор результатов исследований по оценке цитотоксичности различных видов апконверсионных наноча-стиц непокрытых/покрытых разнообразными типами оболочек. Апконверсионные наночасти-цы, благодаря своим уникальным физическим свойствам, представляют интерес для флуоресцентной визуализации и терапии онкологических заболеваний. Показано, что апконверсионные наночастицы проявляют дозозависимый цито-токсический эффект, зависящий от типа частиц и их покрытия. Исходя из анализа количества публикаций можно сделать вывод, что наименьшим цитотоксическим эффектом характеризуются наночастицы, покрытые оболочкой из диоксида кремния (SiO2), а это открывает перспективы применения данного типа наночастиц в медицинской практике.
Список литературы
1. Wang M., Abbineni G., Clevenger A., Mao C., Xu S. Upconversion nanoparticles: Synthesis, surface modification and biological applications // Nanomed. : Nanotechnol. Biol. Med. 2011. Vol. 7. P. 710-729. https://doi.org/10.1016/j.nano.2011.02.013
2. Cao Y., Wu J., Zheng X., Lu Y, Piper J. A., Lu Y., Packer N. H. Assessing the activity of antibodies conjugated to upconversion nanoparticles for immunolabeling // Anal. Chim. Acta. 2022. Vol. 1209. P. 339863. https://doi.org/10.1016/j.aca.2022.339863
3. Li Y., Chen C., Liu F., Liu J. Engineered lanthanide-doped upconversion nanoparticles for biosensing and bioimaging application // Microchim. Acta. 2022. Vol. 189. P. 109. https://doi.org/10.1007/s00604-022-05180-1
4. Liang G., Wang H., Shi H., Wang H., Zhu M., Jing A., Li J., Li G. Recent progress in the development of upconversion nanomaterials in bioimaging and disease treatment // J. Nanobiotechnol. 2020. Vol. 18. P. 154. https://doi.org/10.1186/s12951-020-00713-3
5. Rafique R., Kailasa S. K., Park T. J. Recent advances of upconversion nanoparticles in theranostics and bioimaging applications // Trends Anal. Chem. 2019. Vol. 120, № 115646. P. 1-19. https://doi.org/10.1016/]'. trac.2019.115646
6. Ai X., Lyu L., Zhang Y., Tang Y., Mu J., Liu F., Zhou Y., Zuo Z., Liu G., Xing B. Remote regulation of membrane channel activity by site-specific localization of lanthanide-doped upconversion nanocrystals //
Angew. Chem. Int. Ed. 2017. Vol. 56, № 11. P. 30313035. https://doi.org/10.1002/anie.201612142
7. Sun M., Xu L., Ma W, Wu X., Kuang H., Wang L., Xu C. Phototherapy: Hierarchical plasmonic nanorods and upconversion core-satellite nanoassemblies for multimodal imaging-guided combination phototherapy // Adv. Mater. 2016. Vol. 28, № 5. P. 897. https://doi.org/10.1002/adma.201670033
8. Wang C., Tao H., Cheng L., Liu Z. Near-infrared light induced in vivo photodynamic therapy of cancer based on upconversion nanoparticles // Biomaterials. 2011. Vol. 32, № 26. P. 6145-6154. https://doi.org/10.1016/j. biomaterials.2011.05.007
9. Tian G., Zhang X., Gu Z., Zhao Y. Recent advances in upconversion nanoparticles-based multifunctional nanocomposites for combined cancer therapy // Adv. Mater. 2015. Vol. 27, № 47. P. 7692-7712. https://doi. org/10.1002/adma.201503280
10. Wang M., Hu C., Su Q. Luminescent Lifetime Regulation of Lanthanide-Doped Nanoparticles for Biosensing // Biosensors. 2022. Vol. 12, № 2. P. 131. https://doi.org/ 10.3390/bios12020131
11. He S., Song J., Liu J., Liu L., Qu J., Cheng Z. Enhancing Photoacoustic Intensity of Upconversion Nanoparticles by Photoswitchable Azobenzene-Containing Polymers for Dual NIR-II and Photoacoustic Imaging In Vivo // Adv. Opt. Mater. 2019. Vol. 7. P. 1900045. https://doi. org/10.1002/adom.201900045
12. Yuan S., Liu Z., Liang T., Jin D., Wang H., Qiao R., Dong M., Gong P. Au-decorated NaYF4:Yb,Tm@NaGdF4:Yb@TiO2 nanophotosensi-tizers for photodynamic therapy and MR/PET imaging // Mater. Lett. 2022. Vol. 314. P. 131926. https://doi.org/ 10.1016/j.matlet.2022.131926
13. Ni J., Xu H, Zhong Y., Zhou Y., Hu S. Activatable UCL/CT/MR-enhanced in vivo imaging-guided radiotherapy and photothermal therapy // J. Mater. Chem. B. 2022. Vol. 10. P. 549-561. https://doi.org/ 10.1039/D1TB02006D
14. Ge J., Chen L., Huang B., Gao Y., Zhou D., Zhou Y., Chen C., Wen L., Li Q., Zeng J., Zhong Z., Gao M. Anchoring Group-Mediated Radiolabeling of Inorganic Nanoparticles - A Universal Method for Constructing Nuclear Medicine Imaging Nanoprobes // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022. Vol. 14, № 7. P. 8838-8846. https://doi.org/10.1021/acsami.1c23907
15. Lisjak D., Plohl O., Ponikvar-Svet M, Majaron B. Dissolution of upconverting fluoride nanoparticles in aqueous suspensions // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 2739327397. https://doi.org/10.1039/C5RA00902B
16. Plohl O., Kralj S., Majaron B., Fröhlich E., Ponikvar-Svet M., Makovec D., Lisjak D. Amphiphilic coatings for the protection of upconverting nanoparticles against dissolution in aqueous media // Dalton Trans. 2017. Vol. 46. P. 6975-6984. https://doi.org/10.1039/ C7DT00529F
17. Andresen E., Würth C., Prinz C., Michaelis M., Resch-Genger U. Time-resolved luminescence spectroscopy for monitoring the stability and dissolution behaviour of upconverting nanocrystals with different surface
coatings // Nanoscale. 2020. Vol. 12. P. 12589-12601. https://doi.org/10.1039/D0NR02931A
18. Saleh M. I., Rbhle B., Wang S., Radnik J., You Y., Resch-Genger U. Assessing the protective effects of different surface coatings on NaYF4:Yb3+, Er3+ upconverting nanoparticles in buffer and DMEM // Sci. Rep. 2020. Vol. 10. P. 1-11. https://doi.org/10.1038/S41598-020-76116-Z
19. Adan A., Kiraz Y., Baran Y. Cell Proliferation and Cytotoxicity Assays // Curr. Pharm. Biotechnol. 2016. Vol. 17, № 14. P. 1213-1221. https://doi.org/10.2174/ 1389201017666160808160513
20. Zhou J., Liu Z., Li F. Upconversion nanophosphors for small-animal imaging // Chem. Soc. Rev. 2012. Vol. 41. P. 1323-1349. https://doi.org/10.1039/C1CS15187H
21. Chávez-García D., Juárez-Moreno K., Campos C. H., Tejeda E. M., Alderete J. B., Hirata G. A. Cytotoxicity, genotoxicity and uptake detection of folic acid-functionalized green upconversion nanoparticles Y2O3/Er3+, Yb3+ as biolabels for cancer cells // J. Mater. Sci. 2018. Vol. 53, № 9. P. 6665-6680. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1946-0
22. Chavez D. H., Juarez-Moreno K., Hirata G. A. Aminosilane functionalization and cytotoxicity effects of upconversion nanoparticles Y2O3 and Gd2O3 Co-Doped with Yb3+ and Er3+ // Nanobiomedicine. 2016. Vol. 3, № 1. P. 1-7. https://doi.org/10.5772/62252
23. Gu Y., Qiao X., Zhang J., Sun Y., Tao Y., Qiao S.-X. Effects of surface modification of upconversion nanoparticles on cellular uptake and cytotoxicity // Chem. Res. Chin. Univ. 2016. Vol. 32, № 3. P. 474-479. https:// doi.org/10.1007/s40242-016-6026-5
24. Das G. K., Stark D., Kennedy I. M. Potential Toxicity of Up-Converting Nanoparticles Encapsulated with a Bilayer Formed by Ligand Attraction // Langmuir. 2014. Vol. 30, № 27. P. 8167-8176. https://doi.org/10.1021/ la501595f
25. Atabaev T. Sh., Lee J. H, Han D. W., Hwang Y. H, Kim H. K. Cytotoxicity and cell imaging potentials of submicron color-tunable yttria particles // J. Biomed. Mater. Res. A. 2012. Vol. 100, № 9. P. 2287-2294. https://doi.org/10.1002/jbm.a.34168
26. Gao G., Zhang C., Zhou Z., Zhang X., Ma J., Li C., Jin W., Cui D. One-pot hydrothermal synthesis of lanthanide ions doped one-dimensional upconversion submicrocrystals and their potential application in vivo CT imaging // Nanoscale. 2013. Vol. 5, № 1. P. 351-362. https://doi.org/10.1039/C2NR32850J
27. Gupta B. K., Narayanan T. N., Vithayathil S. A., Lee Y., Koshy S., Reddy A. L., Saha A., Shanker V., Singh V. N., Kaipparettu B. A., Martí A. A., Ajayan P. M. Highly luminescent-paramagnetic nanophosphor probes for in vitro high-contrast imaging of human breast cancer cells // Small. 2012. Vol. 8, № 19. P. 3028-3034. https:// doi.org/10.1002/smll.201200909
28. Wang C, He M., Chen B., Hu B. Study on cytotoxicity, cellular uptake and elimination of rare-earth-doped upconversion nanoparticles in human hepatocellular carcinoma cells // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2020. Vol. 203, № 110951. P. 1-10. https://doi.org/10.1016/j. ecoenv.2020.110951
29. HemmerE., Yamano T.,KishimotoH., Venkatachalam N., Hyodo H., Soga K. Cytotoxic aspects of gadolinium oxide nanostructures for up-conversion and NIR bioimaging // Acta Biomater. 2013. Vol. 9, № 1. P. 47344743. https://doi.org/10.1016/jj.actbio.2012.08.045
30. Zhang J., Liu F., Li T., He X., Wang Z. Surface charge effect on the cellular interaction and cytotoxicity of NaYF4:Yb3+, Er3+@SiO2 nanoparticles // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 7773-7780. https://doi.org/10.1039/ C4RA11374H
31. Bae Y M., Park Y. I., Nam S. H., Kim J. H, Lee K., Kim H. M., Yoo B., Choi J. S., Lee K. T., Hyeon T., Suh Y. D. Endocytosis, intracellular transport, and exocytosis of lanthanide-doped upconverting nanoparticles in single living cells // Biomaterials. 2012. Vol. 33, № 35. P. 9080-9086. https://doi.org/10.1016/jj biomaterials.2012.08.039
32. Guller A., Generalova A. N., Petersen E. V., NechaevA. V., Trusova I. A., Landyshev N. N., NadortA., GrebenikE. A., Deyev S. M, ShekhterA. B., ZvyaginA. V. Cytotoxicity and non-specific cellular uptake of bare and surface-modified upconversion nanoparticles in human skin cells // Nano Res. 2015. Vol. 8, № 1546. P. 1-17. https://doi.org/10.1007/s12274-014-0641-6
33. Li R., Ji Z., Dong J., Chang C. H., Wang X., Sun B., Wang M., Liao Y. P., Zink J. I., Nel A. E., Xia T. Enhancing the imaging and biosafety of upconversion nanoparticles through phosphonate coating // ACS Nano. 2015. Vol. 9, № 3. P. 3293-3306. https://doi.org/10.1021/ acsnano.5b00439
34. Gnach A., Lipinski T., Bednarkiewicz A., Rybka J., Capobianco J. A. Upconverting nanoparticles: Assessing the toxicity // Chem. Soc. Rev. 2015. Vol. 44. P. 15611584. https://doi.org/10.1039/C4CS00177J
35. Torresan M. F., Wolosiuk A. Critical Aspects on the Chemical Stability of NaYF4-Based Upconverting Nanoparticles for Biomedical Applications // ACS Appl. Bio. Mater. 2021. Vol. 4, № 2. P. 1191-1210. https://doi. org/10.1021/acsabm.0c01562
36. Xia A., Chen M., Gao Y., Wu D., Feng W., Li F. Gd3+ complex-modified NaLuF4-based upconversion nanophosphors for trimodality imaging of NIR-to-NIR upconversion luminescence, X-Ray computed tomography and magnetic resonance // Biomaterials. 2012. Vol. 33, № 21. P. 5394-5405. https://doi.org/10. 1016/j.biomaterials.2012.04.025
37. Abdul Jalil R., Zhang Y. Biocompatibility of silica coated NaYF(4) upconversion fluorescent nanocrystals // Biomaterials. 2008. Vol. 29, № 30. P. 4122-4128. https:// doi.org/10.1016/j.biomaterials.2008.07.012
38. Guo H., Hao R., Qian H., Sun S., Sun D., Yin H, Liu Z., Liu X. Upconversion nanoparticles modified with aminosilanes as carriers of DNA vaccine for foot-and-mouth disease // Appl Microbiol Biotechnol. 2012. Vol. 95, № 5. P. 1253-1263. https://doi.org/10.1007/ s00253-012-4042-z
39. Li C., Yang D., Ma P., Chen Y., Wu Y., Hou Z., Dai Y., Zhao J., Sui C., Lin J. Multifunctional upconversion mesoporous silica nanostructures for dual modal imaging and in vivo drug delivery // Small. 2013. Vol. 9, № 24. P. 4150-4159. https://doi.org/10.1002/smll.201301093
40. Ma J., Huang P., He M., Pan L, Zhou Z., Feng L., Gao G., Cui D. Folic acid-conjugated LaF3:Yb,Tm@SiO2 nanoprobes for targeting dual-modality imaging of upconversion luminescence and X-ray computed tomography // J Phys Chem B. 2012. Vol. 116, № 48. P. 14062-14070. https://doi.org/10.1021/ jp309059u
41. Li X., Tang Y., Xu L., Kong X., Zhang L., Chang Y., Zhao H., Zhang H., Liu X. Dependence between cytotoxicity and dynamic subcellular localization of up-conversion nanoparticles with different surface charges // RSC Adv. 2017. Vol. 7, № 53. P. 33502-33509. https:// doi.org/10.1039/C7RA04487A
42. Zhou N., Qiu P., Wang K., Fu H., Gao G., He R., Cui D. Shape-controllable synthesis of hydrophilic NaLuF4:Yb,Er nanocrystals by a surfactant-assistant two-phase system // Nanoscale Res. Lett. 2013. Vol. 8, № 1. P. 518. https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-518
43. Liu C., Shao H., Li D., Sui X., Liu N., Rahman S. U., Li X., Arany P. R. Safety and efficacy of citric acid-upconverting nanoparticles for multimodal biological imaging in BALB/c mice // Photodiagnosis Photodyn. Ther. 2021. Vol. 36. P. 102485. https://doi.org/10.1016/]'. pdpdt.2021.102485
44. Vedunova M. V., Mishchenko T. A., Mitroshina E. V., Ponomareva N. V., Yudintsev A. V., Generalova A. N. Cytotoxic effects of upconversion nanoparticles in primary hippocampal cultures // RSC Adv. 2016. Vol. 6, № 40. P. 33656-33665. https://doi.org/10.1039/ C6RA01272H
45. Wang C., Cheng L., Xu H., Liu Z. Towards whole-body imaging at the single cell level using ultra-sensitive stem cell labeling with oligo-arginine modified upconversion nanoparticles // Biomaterials. 2012. Vol. 33, № 19. P. 4872-4881. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials. 2012.03.047
46. Chatterjee D. K., RufaihahA. J., Zhang Y. Upconversion fluorescence imaging of cells and small animals using lanthanide doped nanocrystals. // Biomaterials. 2008. Vol. 29, № 7. P. 937-943. https://doi.org/10.1016/j. biomaterials.2007.10.051
47. Zhao L., Kutikov A., Shen J., Duan C., Song J., Han G. Stem cell labeling using polyethylenimine conjugated (a-NaYbF4:Tm3+)/CaF2 upconversion nanoparticles // Theranostics. 2013. Vol. 3, № 4. P. 249-257. https://doi. org/10.7150/thno.5432
48. Yang D., Dai Y., Ma P., Kang X., Cheng Z., Li C., Lin J. One-step synthesis of small-sized and water-soluble NaREF4 upconversion nanoparticles for in vitro cell imaging and drug delivery // Chemistry. 2013. Vol. 19, № 8. P. 2685-2694. https://doi.org/10.1002/ chem.201203634
49. Himmelstoß S. F., Hirsch T. Long-Term Colloidal and Chemical Stability in Aqueous Media of NaYF4-Type Upconversion Nanoparticles Modified by Ligand-Exchange // Part. Part. Syst. Charact. 2019. Vol. 36, № 10. P. 1900235. https://doi.org/10.1002/ppsc.201900235
50. Kembuan C., Oliveira H., Graf C. Effect of different silica coatings on the toxicity of upconversion nanoparticles on RAW 264.7 macrophage cells //
Beilstein J. Nanotechnol. 2021. Vol. 12. P. 35-48. https://doi.Org/10.3762/bjnano.12.3
51. Chithrani B. D., Ghazani A. A., Chan W. C. W. Determining the size and shape dependence of gold nanoparticle uptake into mammalian cells // Nano Lett. 2006. Vol. 6. P. 662-668. https://doi.org/10.1021/ nl052396o
52. Chen G., Ohulchanskyy T. Y., Kumar R., Agren H., Prasad P. N. Ultrasmall monodisperse NaYF4:Yb3+/Tm3+ nanocrystals with enhanced near-infrared to near-infrared upconversion photoluminescence // ACS Nano. 2010. Vol. 4. P. 31633168. https://doi.org/10.1021/nn100457j
53. Bastos V., Oskoei P., Andresen E., Saleh M. I., Rühle B., Resch-Genger U., Oliveira H. S. Stability, dissolution, and cytotoxicity of NaYF4-upconversion nanoparticles with different coatings // Sci. Rep. 2022. Vol. 12, № 1. P. 3770. https://doi.org/10.1038/s41598-022-07630-5
54. Yang D., Dai Y., Liu J., Zhou Y., Chen Y., Li C., Ma P., Lin J. Ultra-small BaGdF5-based upconversion nanoparticles as drug carriers and multimodal imaging probes // Biomaterials. 2014. Vol. 35, № 6. P. 2011-2023. https://doi.org/10.1016/jj.biomaterials.2013.11.018
55. Полуконова Н. В., Исаев Д. С., Мыльников А. М., Бучарская А. Б., Полуконова А. В., Мудрак Д. А., Наволокин Н. А. Оценка эффективности противоопухолевого воздействия и индукции апоптоза в клетках карциномы почки человека биологически активными добавками, содержащими ресвератрол, индол-3-карбинол и кордицепин, флуоресцентными методами визуализации // Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129, № 6. С. 727-735. https://doi.org/10.21883/0S. 2021.06.50983.3k-21
56. Мыльников А. М., Полуконова Н. В., Исаев Д. С., Дорошенко А. А., Верховский Р. А., Николаева Н. А., Мудрак Д. А., Наволокин Н. А. Выявление путей гибели клеток карциномы почки человека А498 под действием экстракта аврана лекарственного и фла-воноидов зеленого чая с помощью флуоресцентных методов визуализации // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128, № 7. С. 964-971. https://doi.org/10.21883/ OS.2020.07.49569.72-20
57. Сагайдачная Е. А., Янина И. Ю., Кочубей В. И. Перспективы применения апконверсионных частиц NaYF4:Er,Yb для фототерапии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2018. Т. 18, вып. 4. С. 253-274. https://doi.org/10. 18500/1817-3020-2018-18-4-253-274
References
1. Wang M., Abbineni G., Clevenger A., Mao C., Xu S. Upconversion nanoparticles: Synthesis, surface modification and biological applications. Nanomed. : Nanotechnol. Biol. Med., 2011, vol. 7, pp. 710-729. https://doi.org/10.1016/jj.nano.2011.02.013
2. Cao Y., Wu J., Zheng X., Lu Y., Piper J. A., Lu Y., Packer N. H. Assessing the activity of antibodies conjugated to upconversion nanoparticles for immunolabeling. Anal. Chim. Acta, 2022, vol. 1209, pp. 339863. https:// doi.org/10.1016/j.aca.2022.339863
3. Li Y., Chen C., Liu F., Liu J. Engineered lanthanide-doped upconversion nanoparticles for biosensing and bioimaging application. Microchim. Acta, 2022, vol. 189, pp. 109. https://doi.org/10.1007/s00604-022-05180-1
4. Liang G., Wang H., Shi H., Wang H., Zhu M., Jing A., Li J., Li G. Recent progress in the development of upconversion nanomaterials in bioimaging and disease treatment. J. Nanobiotechnol., 2020, vol. 18, pp. 154. https://doi.org/10.1186/s12951-020-00713-3
5. Rafique R., Kailasa S. K., Park T. J. Recent advances of upconversion nanoparticles in theranostics and bioimag-ing applications. Trends Anal. Chem., 2019, vol. 120, no. 115646, pp. 1-19 https://doi.org/10.1016/jj.trac.2019. 115646
6. Ai X., Lyu L., Zhang Y., Tang Y., Mu J., Liu F., Zhou Y., Zuo Z., Liu G., Xing B. Remote regulation of membrane channel activity by site-specific localization of lanthanide-doped upconversion nanocrystals. Angew. Chem. Int. Ed., 2017, vol. 56, no. 11, pp. 3031-3035. https://doi.org/10.1002/anie.201612142
7. Sun M., Xu L., Ma W., Wu X., Kuang H., Wang L., Xu C. Phototherapy: Hierarchical plasmonic nanorods and upconversion core-satellite nanoassemblies for multimodal imaging-guided combination phototherapy. Adv. Mater., 2016, vol. 28, no. 5, pp. 897. https://doi.org/10. 1002/adma.201670033
8. Wang C., Tao H., Cheng L., Liu Z. Near-infrared light induced in vivo photodynamic therapy of cancer based on upconversion nanoparticles. Biomaterials, 2011, vol. 32, no. 26, pp. 6145-6154. https://doi.org/10.1016/ j.biomaterials.2011.05.007
9. Tian G., Zhang X., Gu Z., Zhao Y. Recent advances in upconversion nanoparticles-based multifunctional nanocomposites for combined cancer therapy. Adv. Mater., 2015, vol. 27, no. 47, pp. 7692-7712. https:// doi.org/10.1002/adma.201503280
10. Wang M., Hu C., Su Q. Luminescent Lifetime Regulation of Lanthanide-Doped Nanoparticles for Biosensing. Biosensors, 2022, vol. 12, no. 2, pp. 131. https://doi.org/ 10.3390/bios12020131
11. He S., Song J., Liu J., Liu L., Qu J., Cheng Z. Enhancing Photoacoustic Intensity of Upconversion Nanoparticles by Photoswitchable Azobenzene-Containing Polymers for Dual NIR-II and Photoacoustic Imaging In Vivo. Adv. Opt. Mater., 2019, vol. 7, pp. 1900045. https://doi.org/ 10.1002/adom.201900045
12. Yuan S., Liu Z., Liang T., Jin D., Wang H., Qiao R., Dong M., Gong P. Au-decorated NaYF4:Yb,Tm@NaGdF4:Yb@TiO2 nanophotosensi-tizers for photodynamic therapy and MR/PET imaging. Mater. Lett., 2022, vol. 314, pp. 131926. https://doi.org/ 10.1016/j.matlet.2022.131926
13. Ni J., Xu H., Zhong Y., Zhou Y., Hu S. Activatable UCL/CT/MR-enhanced in vivo imaging-guided radiotherapy and photothermal therapy. J. Mater. Chem. B, 2022, vol. 10, pp. 549-561. https://doi.org/10.1039/ D1TB02006D
14. Ge J., Chen L., Huang B., Gao Y., Zhou D., Zhou Y., Chen C., Wen L., Li Q., Zeng J., Zhong Z., Gao M. Anchoring Group-Mediated Radiolabeling of Inorganic
Nanoparticles - A Universal Method for Constructing Nuclear Medicine Imaging Nanoprobes. ACS Appl. Mater. Interfaces., 2022, vol. 14, no. 7, pp. 8838-8846. https://doi.org/10.1021/acsami.1c23907
15. Lisjak D., Plohl O., Ponikvar-Svet M., Majaron B. Dissolution of upconverting fluoride nanoparticles in aqueous suspensions. RSC Adv., 2015, vol. 5, pp. 27393-27397. https://doi.org/10.1039/C5RA00902B
16. Plohl O., KraljS., Majaron B. Fröhlich E., Ponikvar-Svet M., Makovec D., Lisjak D. Amphiphilic coatings for the protection of upconverting nanoparticles against dissolution in aqueous media. Dalton Trans., 2017, vol. 46, pp. 6975-6984. https://doi.org/10.1039/ C7DT00529F
17. Andresen E. Würth C., Prinz C., Michaelis M., Resch-Genger U. Time-resolved luminescence spectroscopy for monitoring the stability and dissolution behaviour of up-converting nanocrystals with different surface coatings. Nanoscale, 2020, vol. 12, pp. 12589-12601. https://doi. org/10.1039/D0NR02931A
18. Saleh M. I., Rbhl B., Wang S., Radnik J., You Y., Resch-Genger U. Assessing the protective effects of different surface coatings on NaYF4:Yb3+, Er3+ upconverting nanoparticles in buffer and DME M. Sci. Rep., 2020, vol. 10, pp. 1-11. https://doi.org/10.1038/S41598-020-76116-Z
19. Adan A., Kiraz Y., Baran Y. Cell Proliferation and Cy-totoxicity Assays. Curr. Pharm. Biotechnol., 2016, vol. 17, no. 14, pp. 1213-1221. https://doi.org/10.2174/ 1389201017666160808160513
20. Zhou J., Liu Z., Li F. Upconversion nanophosphors for small-animal imaging. Chem. Soc. Rev., 2012, vol. 41, pp. 1323-1349. https://doi.org/10.1039/C1CS15187H
21. Chávez-García D., Juárez-Moreno K., Campos C. H., Tejeda E. M., Alderete J. B., Hirata G. A. Cytotoxicity, genotoxicity and uptake detection of folic acid-func-tionalized green upconversion nanoparticles Y2O3/Er3+, Yb3+ as biolabels for cancer cells. J. Mater. Sci., 2018, vol. 53, no. 9, pp. 6665-6680. https://doi.org/10.1007/ s10853-017-1946-0
22. Chavez D. H., Juarez-Moreno K., Hirata G. A. Aminosi-lane functionalization and cytotoxicity effects of upcon-version nanoparticles Y2O3 and Gd2O3 Co-Doped with Yb3+ and Er3+. Nanobiomedicine, 2016, vol. 3, no. 1, pp. 1-7. https://doi.org/10.5772/62252
23. Gu Y., Qiao X., Zhang J., Sun Y., Tao Y., Qiao S.-X. Effects of surface modification of upconversion nanopar-ticles on cellular uptake and cytotoxicity. Chem. Res. Chin. Univ., 2016, vol. 32, no. 3, pp. 474-479. https:// doi.org/10.1007/s40242- 016- 6026- 5
24. Das G. K., Stark D., Kennedy I. M. Potential Toxicity of Up-Converting Nanoparticles Encapsulated with a Bi-layer Formed by Ligand Attraction. Langmuir, 2014, vol. 30, no. 27, pp. 8167-8176. https://doi.org/10.1021/ la501595f
25. Atabaev T. Sh., Lee J. H., Han D. W., Hwang Y. H., Kim H. K. Cytotoxicity and cell imaging potentials of submicron color-tunable yttria particles. J. Biomed. Mater. Res. A, 2012, vol. 100, no. 9, pp. 2287-2294. https://doi.org/10.1002/jbm.a34168
26. Gao G., Zhang C., Zhou Z., Zhang X., Ma J., Li C., Jin W., Cui D. One-pot hydrothermal synthesis of lanthanide ions doped one-dimensional upconversion submicrocrystals and their potential application in vivo CT imaging. Nanoscale, 2013, vol. 5, no. 1, pp. 351362. https://doi.org/10.1039/C2NR32850J
27. Gupta B. K., Narayanan T. N., Vithayathil S. A., Lee Y., Koshy S., Reddy A. L., Saha A., Shanker V., Singh V. N., Kaipparettu B. A. MartiA. A., Ajayan P. M. Highly luminescent-paramagnetic nanophosphor probes for in vitro high-contrast imaging of human breast cancer cells. Small, 2012, vol. 8, no. 19, pp. 3028-3034. https://doi. org/10.1002/smll.201200909
28. Wang C., He M., Chen B., Hu B. Study on cytotoxic-ity, cellular uptake and elimination of rare-earth-doped upconversion nanoparticles in human hepatocellular carcinoma cells. Ecotoxicol. Environ. Saf., 2020, vol. 203, no. 110951, pp. 1-10. https://doi.org/10.1016/jj.ecoenv. 2020.110951
29. Hemmer E., Yamano T., Kishimoto H., Venkatacha-lam N., Hyodo H., Soga K. Cytotoxic aspects of gadolinium oxide nanostructures for up-conversion and NIR bioimaging. Acta Biomater., 2013, vol. 9, no. 1, pp. 4734-4743. https://doi.org/10.1016/jj.actbio.2012.08. 045
30. Zhang J., Liu F., Li T., He X., Wang Z. Surface charge effect on the cellular interaction and cytotoxicity of NaYF4:Yb3+, Er3+@SiO2 nanoparticles. RSC Adv., 2015, vol. 5, pp. 7773-7780. https://doi.org/10.1039/ C4RA11374H
31. Bae Y. M., Park Y. I., Nam S. H., Kim J. H., Lee K., Kim H. M., Yoo B., Choi J. S., Lee K. T., Hyeon T., Suh Y. D. Endocytosis, intracellular transport, and exo-cytosis of lanthanide-doped upconverting nanoparticles in single living cells. Biomaterials, 2012, vol. 33, no. 35, pp. 9080-9086. https://doi.org/10.1016/jj.biomaterials. 2012.08.039
32. Guller A., Generalova A. N., Petersen E. V., Nechaev A. V., Trusova I. A., Landyshev N. N., Nadort A., Grebenik E. A., Deyev S. M., Shekhter A. B., Zvyagin A. V. Cytotoxicity and non-specific cellular uptake of bare and surface-modified upconversion nanoparticles in human skin cells. Nano Res., 2015, vol. 8, no. 1546, pp. 1-17. https://doi.org/10.1007/ s12274-014-0641-6
33. Li R., Ji Z., Dong J., Chang C. H., Wang X., Sun B., Wang M., Liao Y. P., Zink J. I., Nel A. E., Xia T. Enhancing the imaging and biosafety of upconversion nanoparticles through phosphonate coating. ACS Nano, 2015, vol. 9, no. 3, pp. 3293-3306. https://doi.org/10. 1021/acsnano.5b00439
34. Gnach A., Lipinski T., Bednarkiewicz A., Rybka J., Capobianco J. A. Upconverting nanoparticles: Assessing the toxicity. Chem. Soc. Rev., 2015, vol. 44, pp. 1561-1584. https://doi.org/10.1039/C4CS00177J
35. Torresan M. F., Wolosiuk A. Critical Aspects on the Chemical Stability of NaYF4-Based Upconverting Nanoparticles for Biomedical Applications. ACS Appl. Bio. Mater., 2021, vol. 4, no. 2, pp. 1191-1210. https:// doi.org/10.1021/acsabm.0c01562
36. Xia A., Chen M., Gao Y., Wu D., Feng W., Li F. Gd3+ complex-modified NaLuF4-based upconversion nanophosphors for trimodality imaging of NIR-to-NIR upconversion luminescence, X-Ray computed tomography and magnetic resonance. Biomaterials, 2012, vol. 33, no. 21, pp. 5394-5405. https://doi.org/10.1016/ j.biomaterials.2012.04.025
37. Abdul Jalil R., Zhang Y. Biocompatibility of silica coated NaYF(4) upconversion fluorescent nanocrystals. Biomaterials, 2008, vol. 29, no. 30, pp. 4122-4128. https://doi.org/10.1016/jj.biomaterials.2008.07.012
38. Guo H., Hao R., Qian H., Sun S., Sun D., Yin H., Liu Z., Liu X. Upconversion nanoparticles modified with aminosilanes as carriers of DNA vaccine for foot-and-mouth disease. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, vol. 95, no. 5, pp. 1253-1263. https://doi.org/10.1007/ s00253-012-4042-z
39. Li C., Yang D., Ma P., Chen Y., Wu Y., Hou Z., Dai Y., Zhao J., Sui C., Lin J. Multifunctional upconversion mesoporous silica nanostructures for dual modal imaging and in vivo drug delivery. Small, 2013, vol. 9, no. 24, pp. 4150-4159. https://doi.org/10.1002/smll.201301093
40. Ma J., Huang P., He M., Pan L., Zhou Z., Feng L., Gao G., Cui D. Folic acid-conjugated LaF3:Yb,Tm@SiO2 nanoprobes for targeting dual-modality imaging of upconversion luminescence and X-ray computed tomography. J. Phys. Chem. B, 2012, vol. 116, no. 48, pp. 14062-14070. https://doi.org/10. 1021/jp309059u
41. Li X., Tang Y., Xu L., Kong X., Zhang L., Chang Y., Zhao H., Zhang H., Liu X. Dependence between cy-totoxicity and dynamic subcellular localization of up-conversion nanoparticles with different surface charges. RSCAdv., 2017, vol. 7, no. 53, pp. 33502-33509. https:// doi.org/10.1039/C7RA04487A
42. Zhou N., Qiu P., Wang K., Fu H., Gao G., He R., Cui D. Shape-controllable synthesis of hydrophilic NaLuF4:Yb,Er nanocrystals by a surfactant-assistant two-phase system. Nanoscale Res. Lett., 2013, vol. 8, no. 1, pp. 518. https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-518
43. Liu C., Shao H., Li D., Sui X., Liu N., Rahman S. U., Li X., Arany P. R. Safety and efficacy of citric acid-upconverting nanoparticles for multimodal biological imaging in BALB/c mice. Photodiagnosis Photodyn. Ther., 2021, vol. 36, pp. 102485. https://doi.org/10.1016/ j.pdpdt.2021.102485
44. Vedunova M. V., Mishchenko T. A., Mitroshina E. V., Ponomareva N. V., Yudintsev A. V., Generalova A. N. Cytotoxic effects of upconversion nanoparticles in primary hippocampal cultures. RSC Adv., 2016, vol. 6, no. 40, pp. 33656-33665. https://doi.org/10.1039/ C6RA01272H
45. Wang C., Cheng L., Xu H., Liu Z. Towards whole-body imaging at the single cell level using ultra-sensitive stem cell labeling with oligo-arginine modified upconversion nanoparticles. Biomaterials, 2012, vol. 33, no. 19, pp. 4872-4881. https://doi.org/10.1016/jj.biomaterials. 2012.03.047
46. Chatterjee D. K., Rufaihah A. J., Zhang Y. Upconversion fluorescence imaging of cells and small animals using lanthanide doped nanocrystals. Biomaterials, 2008,
vol. 29, no. 7, pp. 937-943. https://doi.org/10.1016/j. biomaterials.2007.10.051
47. Zhao L., Kutikov A., Shen J., Duan C., Song J., Han G. Stem cell labeling using polyethylenimine conjugated (a-NaYbF4:Tm3+)/CaF2 upconversion nanopar-ticles. Theranostics, 2013, vol. 3, no. 4, pp. 249-257. https://doi.org/10.7150/thno.5432
48. Yang D., Dai Y., Ma P., Kang X., Cheng Z., Li C., Lin J. One-step synthesis of small-sized and water-soluble NaREF4 upconversion nanoparticles for in vitro cell imaging and drug delivery. Chemistry, 2013, vol. 19, no. 8, pp. 2685-2694. https://doi.org/10.1002/chem. 201203634
49. Himmelstoß S. F., Hirsch T. Long-Term Colloidal and Chemical Stability in Aqueous Media of NaYF4-Type Upconversion Nanoparticles Modified by Ligand-Ex-change. Part. Part. Syst. Charact., 2019, vol. 36, no. 10, pp. 1900235. https://doi.org/10.1002/ppsc.201900235
50. Kembuan C., Oliveira H., Graf C. Effect of different silica coatings on the toxicity of upconversion nanopar-ticles on RAW 264.7 macrophage cells. Beilstein J. Nanotechnol., 2021, vol. 12, pp. 35-48. https://doi.org/ 10.3762/bjnano.12.3
51. Chithrani B. D., Ghazani A. A., Chan W. C. W. Determining the size and shape dependence of gold nanoparticle uptake into mammalian cells. Nano Lett., 2006, vol. 6, pp. 662-668. https://doi.org/10.1021/ nl052396o
52. Chen G., Ohulchanskyy T. Y., Kumar R., Ägren H., Prasad P. N. Ultrasmall monodisperse NaYF4:Yb3+/Tm3+ nanocrystals with enhanced near-infrared to near-infrared upconversion photoluminescence. ACS Nano, 2010, vol. 4, pp. 3163-3168. https://doi.org/10.1021/nn100457j
53. Bastos V., Oskoei P., Andresen E., Saleh M. I. Rühle B., Resch-Genger U., Oliveira H. S. Stability, dissolution, and cytotoxicity of NaYF4-upconversion nanoparticles with different coatings. Sci. Rep., 2022, vol. 12, no. 1, pp. 3770. https://doi.org/10.1038/s41598-022-07630-5
54. Yang D., Dai Y., Liu J., Zhou Y., Chen Y., Li C., Ma P., Lin J. Ultra-small BaGdF5-based upconversion nanoparticles as drug carriers and multimodal imaging probes. Biomaterials, 2014, vol. 35, no. 6, pp. 20112023. https://doi.org/10.1016/jj.biomaterials.2013.11.018
55. Polukonova N. V., Isaev D. S., Myl'nikov A. M., Bucharskaya A. B., Polukonova A. V., Mudrak D. A., Navolokin N. A. Assessment by the Fluorescence Imaging Methods of the Antitumor Efficacy and Apoptotic Activity of Biologically Active Additives Containing Resveratrol, Indole-3-Carbinol, and Cordycepin in Human Renal Carcinoma Cells. Opt. Spectrosc., 2021, vol. 129, pp. 804-812 (in Russian). https://doi.org/10. 1134/S0030400X21060114
56. Myl'nikov A. M., Polukonova N. V., Isaev D. S., Doroshenko A. A., Verkhovskii R. A., Nikolaeva N. A., Mudrak D. A., Navolokin N. A. Identification of pathways of a498 human kidney carcinoma cell death under the action of gratiola officinalis l. extract and green tea flavonoids using fluorescence imaging techniques. Opt. Spectrosc., 2020, vol. 128, no. 7, pp. 972-979 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S0030400X20070139
57. Sagaidachnaya E. A., Yanina I. Yu., Kochubey V. I. Prospects For Application of Upconversion Particles NaYF4:Er,Yb for Phototherapy. Izvestiya of Saratov University. Physics, 2018, vol. 18, no. 4, pp. 253-274 (in Russian). https://doi.org/10.18500/1817-3020-2018-18-4-253-274
Поступила в редакцию 04.04.2022; одобрена после рецензирования 12.05.2022; принята к публикации 23.05.2022 The article was submitted 04.04.2022; approved after reviewing 12.05.2022; accepted for publication 23.05.2022
