Cluster-based nanoparticles for theranostics
Project goals
The project aims to expand understanding of photosensitizing and radiosensitizing phenomena of nanostructures constructed from octahedral molybdenum cluster complexes (Mo6). We were the first to propose that Mo6 constitute versatile theranostic tools with desirable features for X-ray induced photodynamic therapy of cancer. We propose to develop nanomaterials tuned for efficient in vitro and in vivo singlet oxygen radiosensitization in order to increase the efficacy of X-ray radiation in radiotherapy. This plan requires to tune properties of the nanoparticles, and also to understand their stability, toxicity, as well as in vitro and in vivo processes of their uptake. The project relies upon the expertise of materials chemists from the Institute of Inorganic Chemistry of the Czech Academy of Sciences led by K. Lang and materials chemists, biologists, and pharmacists at the Institut des Sciences Chimiques de Rennes. The project is split into three research areas: 1. Formulation, synthesis, and characterization. Synthesis of Mo6 complexes and their incorporation into nanocarriers (PLGA). This includes the deliberate functionalization of the Mo6 complexes and the nanocarrier surfaces. 2. Photophysical and photochemical functionality. Time-resolved and steady-state absorption and luminescence spectroscopies will be applied. The measurements will be focused on luminescence properties, generation of singlet oxygen, and stability of nanoparticles. 3. Photodynamic activity. The localization, stability, toxicity, phototoxicity, and radiotoxicity of nanoparticles will be tested using cultured human cancer cells in vitro and the most promising ones will be tested in vivo on animal models in collaborative laboratories
Keywords
Molybdenum clusterluminescencephotodynamicsensitizerradiosensitizersinglet oxygen
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
Promoting the mobility of researchers and workers in the framework of international cooperation in R&D
Call for proposals
—
Main participants
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
MSMT-7125/2020-7
Alternative language
Project name in Czech
Nanočástice tvořené klastry pro teranostiku
Annotation in Czech
Projekt rozšíří znalosti o vlastnostech nanostruktur, vystavěných z molekul oktaedrických molybdenových komplexů (Mo6). Prokázali jsme, že tyto klastrové komplexy jsou vhodné pro fotodynamickou terapii. Jsme také průkopníky jejich využití ve fotodynamické terapii indukované rentgenovým zářením. Cílem je připravit nanočástice, které in vitro a in vivo produkují singletový kyslík (tzv. radiosensitizace) a zvýší tak účinnost rentgenového záření při radioterapii. Tento plán vyžaduje vyladění fyzikálně-chemických, fotofyzikálních a fotochemických vlastností nanočástic a také pochopit jejich stabilitu, toxicitu a procesy jejich inkorporace do buněk. Projekt je založen na spolupráci týmů materiálových chemiků z Ústavu anorganické chemie AV ČR, v. v. i., který vede K. Lang, a materiálových chemiků, biologů a farmaceutů z Institut des Sciences Chimiques de Rennes. Projekt zahrnuje tři oblasti: 1. Formulace, syntéza a charakterizace. Jedná se o syntézy Mo6 a jejich inkorporaci do nanonosičů (PLGA) včetně funkcionalizace Mo6 a povrchů nanonosičů. 2. Fotofyzikální a fotochemické vlastnosti. Budou využity metody časově rozlišené a steady-state absorpční a luminiscenční spektroskopie. Měření budou zaměřena na charakterizaci luminiscenčních a radioluminiscenčních vlastností sloučenin/nanočástic, vznik a reaktivitu singletového kyslíku, stabilitu a fotostabilitu nanočástic. 3. Fotodynamická aktivita. Lokalizace, stabilita, toxicita, fototoxicita a radiotoxicita nanočástic bude testována na lidských rakovinových buňkách in vitro a ty nejslibnější nanočástice budou testovány in vivo na zvířecích modelech ve spolupráci s VŠCHT a Ústavem molekulární genetiky AV ČR.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10402 - Inorganic and nuclear chemistry
OECD FORD - secondary branch
10304 - Nuclear physics
OECD FORD - another secondary branch
10303 - Particles and field physics
BF - Elementary particle theory and high energy physics
BG - Nuclear, atomic and molecular physics, accelerators
CA - Inorganic chemistry
CH - Nuclear and quantum chemistry, photo chemistry
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project was implemented within the framework of the MOBILITY Activity, whose main objective is to establish and deepen contacts with foreign research institutions. Therefore, the partial outputs of the project are not evaluated by the evaluation committee, but the correctness and adequacy of the use of the provided funds are checked.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2020
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 24, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-MSM-8J-U
Data delivery date
Jun 30, 2023
Finance
Total approved costs
146 thou. CZK
Public financial support
146 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
146 CZK thou.
Public support
146 CZK thou.
0%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Inorganic and nuclear chemistry
Solution period
01. 01. 2020 - 31. 12. 2022