TY - JOUR A1 - Borisova, Tatiana A1 - Krisanova, Natalia A1 - Borуsov, Arsenii A1 - Sivko, Roman A1 - Ostapchenko, Ludmila A1 - Babic, Michal A1 - Horak, Daniel T1 - Manipulation of isolated brain nerve terminals by an external magnetic field using D-mannose-coated γ-Fe2O3 nano-sized particles and assessment of their effects on glutamate transport JF - Beilstein Journal of Nanotechnology PY - 2014/// VL - 5 SP - 778 EP - 788 SN - 2190-4286 DO - 10.3762/bjnano.5.90 PB - Beilstein-Institut JA - Beilstein J. Nanotechnol. UR - https://doi.org/10.3762/bjnano.5.90 KW - extracellular level KW - γ-Fe2O3 KW - glutamate uptake and release KW - manipulation by an external magnetic field KW - D-mannose KW - membrane potential KW - nanoparticles KW - rat brain nerve terminals KW - synaptic vesicle acidification N2 - The manipulation of brain nerve terminals by an external magnetic field promises breakthroughs in nano-neurotechnology. D-Mannose-coated superparamagnetic nanoparticles were synthesized by coprecipitation of Fe(II) and Fe(III) salts followed by oxidation with sodium hypochlorite and addition of D-mannose. Effects of D-mannose-coated superparamagnetic maghemite (γ-Fe2O3) nanoparticles on key characteristics of the glutamatergic neurotransmission were analysed. Using radiolabeled L-[14C]glutamate, it was shown that D-mannose-coated γ-Fe2O3 nanoparticles did not affect high-affinity Na+-dependent uptake, tonic release and the extracellular level of L-[14C]glutamate in isolated rat brain nerve terminals (synaptosomes). Also, the membrane potential of synaptosomes and acidification of synaptic vesicles was not changed as a result of the application of D-mannose-coated γ-Fe2O3 nanoparticles. This was demonstrated with the potential-sensitive fluorescent dye rhodamine 6G and the pH-sensitive dye acridine orange. The study also focused on the analysis of the potential use of these nanoparticles for manipulation of nerve terminals by an external magnetic field. It was shown that more than 84.3 ± 5.0% of L-[14C]glutamate-loaded synaptosomes (1 mg of protein/mL) incubated for 5 min with D-mannose-coated γ-Fe2O3 nanoparticles (250 µg/mL) moved to an area, in which the magnet (250 mT, gradient 5.5 Т/m) was applied compared to 33.5 ± 3.0% of the control and 48.6 ± 3.0% of samples that were treated with uncoated nanoparticles. Therefore, isolated brain nerve terminals can be easily manipulated by an external magnetic field using D-mannose-coated γ-Fe2O3 nanoparticles, while the key characteristics of glutamatergic neurotransmission are not affected. In other words, functionally active synaptosomes labeled with D-mannose-coated γ-Fe2O3 nanoparticles were obtained. ER - TY - JOUR AU - Yang, Z. AU - Liu, Z. W. AU - Allaker, R. P. AU - Reip, P. AU - Oxford, J. AU - Ahmad, Z. AU - Ren, G. JF - J. R. Soc. 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