Effects of carbon nanoparticles on lipid membranes: A molecular simulation perspective

Soft Matter

Volumn 5, Issue 22, 2009, Pages 4433-4445

  Monticelli, Luca ^a,b,c   Salonen, Emppu ^a   Ke, Pu Chun ^d   Vattulainen, Ilpo ^a,b,e  

^a AALTO UNIVERSITY   (Finland)

^b TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Finland)

^c INSERM   (France)

^d AMRL   (United States)

^e UNIVERSITY OF SOUTHERN DENMARK   (Denmark)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON NANO PARTICLES; CARBON-BASED; COARSE GRAINED MODELS; FUTURE CHALLENGES; LIPID MEMBRANES; LIPID SYSTEMS; MOLECULAR SIMULATIONS; SIMULATION STUDIES;

FULLERENES; LIPIDS; NANOPARTICLES; SIMULATORS;

CARBON NANOTUBES;

EID: 70449504878     PISSN: 1744683X     EISSN: 17446848     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b912310e     Document Type: Review

References (140)

1. A. P. Alivisatos W. Gu C. Larabell Annu. Rev. Biomed. Eng. 2005 7 55
2. D. Peer J. Karp S. Hong O. Farokhzad R. Margalit R. Langer Nat. Nanotechnol. 2007 2 751
3. W. Yang P. Thordarson J. J. Gooding S. P. Ringer F. Braet Nanotechnology 2007 18 412001
4. P. J. A. Borm D. Robbins S. Haubold T. Kuhlbusch H. Fissan K. Donaldson R. Schins V. Stone W. Kreyling J. Lademann J. Krutmann D. Warheit E. Oberdorster Part. Fibre Toxicol. 2006 3 11
5. G. Oberdörster E. Oberdörster J. Oberdörster Environ. Health Perspect. 2005 113 823
6. C. Lam J. T. James R. McCluskey S. Arepalli R. L. Hunter Crit. Rev. Toxicol. 2006 36 189
7. G. Oberdörster Z. Sharp V. Atudorei A. Elder R. Gelein W. Kreyling C. Cox Inhalation Toxicol. 2004 16 437
8. B. Crüts L. van Etten H. Törnqvist A. Blomberg T. Sandström N. L. Mills P. J. A. Borm Part. Fibre Toxicol. 2008 5 4
9. P. A. Revell Nanotechnol. Perceptions 2006 2 283
10. Z. Markovic V. Trajkovic Biomaterials 2008 29 3561
11. E. Salonen S. Lin M. L. Reid M. Allgood X. Wang A. M. Rao I. Vattulainen P. C. Ke Small 2008 4 1986
12. S. Lin J. Reppert Q. Hu J. S. Hudson M. L. Reid T. A. Ratnikova A. M. Rao H. Luo P. C. Ke Small 2009 5 1128
13. Y. Roiter M. Ornatska A. R. Rammohan J. Balakrishnan D. R. Heine S. Minko Nano Lett. 2008 8 941
14. P. R. Leroueil S. Hong A. Mecke J. R. Baker Jr. B. G. Orr M. M. Banaszak Holl Acc. Chem. Res. 2007 40 335
15. A. S. Barnard Nat. Nanotechnol. 2009 4 332
16. R. A. Friesner V. Guallar Annu. Rev. Phys. Chem. 2005 56 389
17. H. Hu W. Yang THEOCHEM 2009 898 17
18. P. Bjelkmar P. Niemelä I. Vattulainen E. Lindahl PLoS Comput. Biol. 2009 5 e1000289
19. R. O. Dror D. H. Arlow D. W. Borhani M. O. Jensen S. Piana D. E. Shaw Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 4689
20. L. Monticelli S. K. Kandasamy X. Periole R. G. Larson D. P. Tieleman S. J. Marrink J. Chem. Theory Comput. 2008 4 819
21. M. Praprotnik L. Delle Site K. Kremer Annu. Rev. Phys. Chem. 2008 59 545
22. T. Murtola A. Bunker I. Vattulainen M. Deserno M. Karttunen Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 1869
23. G. S. Ayton G. A. Voth Curr. Opin. Struct. Biol. 2009 19 138
24. H. Gao Y. Kong D. Cui Nano Lett. 2003 3 471
25. R. R. Johnson A. T. C. Johnson M. L. Klein Nano Lett. 2008 8 69
26. G. Lu P. Maragakis E. Kaxiras Nano Lett. 2005 5 897
27. P. V. Komarov L. V. Zherenkova P. G. Khalatur J. Chem. Phys. 2008 128 124909
28. Y. Xie Y. Kong A. K. Soh H. Gao J. Chem. Phys. 2007 127 225101
29. I.-C. Yeh G. Hummer Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 12177
30. X. Zhao A. Striolo P. T. Cummings Biophys. J. 2005 89 3856
31. M. Zheng A. Jagota E. D. Semke B. A. Diner R. S. Mclean S. R. Lustig R. E. Richardson N. G. Tassi Nat. Mater. 2003 2 338
32. U. Zimmerli P. Koumoutsakos Biophys. J. 2008 94 2546
33. H. Hwang G. C. Schatz M. A. Ratner J. Phys. Chem. A 2009 113 4780
34. H. Lee R. G. Larson J. Phys. Chem. B 2006 110 18204
35. H. Lee R. G. Larson Molecules 2009 14 423
36. S. Choe R. Chang J. Jeon A. Violi Biophys. J. 2008 95 4102
37. D. Bedrov G. D. Smith H. Davande L. Li J. Phys. Chem. B 2008 112 2078
38. R. Chang A. Violi J. Phys. Chem. B 2006 110 5073
39. V. V. Ginzburg S. Balijepalli Nano Lett. 2007 7 3716
40. Y. Li X. Chen N. Gu J. Phys. Chem. B 2008 112 16647
41. L. W. Li H. Davande D. Bedrov G. D. Smith J. Phys. Chem. B 2007 111 4067
42. R. Qiao A. P. Roberts A. S. Mount S. J. Klaine P. C. Ke Nano Lett. 2007 7 614
43. J. Wong-ekkabut S. Baoukina W. Triampo I. M. Tang D. P. Tieleman L. Monticelli Nat. Nanotechnol. 2008 3 363
44. E. J. Wallace M. S. Sansom Nano Lett. 2008 8 2751
45. E. J. Wallace M. S. P. Sansom Nanotechnology 2009 20 045101
46. S. Baoukina L. Monticelli H. J. Risselada S. J. Marrink D. P. Tieleman Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 10803
47. S. Baoukina L. Monticelli M. Amrein D. P. Tieleman Biophys. J. 2007 93 3775
48. S. Baoukina L. Monticelli S. J. Marrink D. P. Tieleman Langmuir 2007 23 12617
49. J. J. Giner-Casares L. Camacho M. T. Martín-Romero J. J. Cascales Langmuir 2008 24 1823
50. S. L. Duncan R. G. Larson Biophys. J. 2008 94 2965
51. Y. N. Kaznessis S. Kim R. G. Larson Biophys. J. 2002 82 1731
52. V. Knecht M. Mueller M. Bonn S. J. Marrink A. E. Mark J. Chem. Phys. 2005 122 024704
53. J. Guan Y. Martinez-Rubi S. Denommee D. Ruth C. T. Kingston M. Daroszewska M. Barnes B. Simard Nanotechnology 2009 20 245701
54. L. A. Girifalco J. Phys. Chem. 1992 96 858
55. P. A. Heiney J. E. Fischer A. R. McGhie W. J. Romanow A. M. Denenstein J. P. McCauley A. B. Smith D. E. Cox Phys. Rev. Lett. 1991 66 2911
56. R. Tycko R. C. Haddon G. Dabbagh S. H. Glarum D. C. Douglass A. M. Mujsce J. Phys. Chem. 1991 95 518
57. R. Tycko G. Dabbagh R. M. Fleming R. C. Haddon A. V. Makhija S. M. Zahurak Phys. Rev. Lett. 1991 67 1886
58. C. S. Yannoni R. D. Johnson G. Meijer D. S. Bethune J. R. Salem J. Phys. Chem. 1991 95 9
59. L. A. Girifalco Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1995 52 9910
60. L. Li D. Bedrov G. D. Smith Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2005 71 011502
61. H. Kim D. Bedrov G. D. Smith J. Chem. Theory Comput. 2008 4 335
62. C. Maciel E. E. Fileti R. Rivelino J. Phys. Chem. B 2009 113 7045
63. A. K. Rappe C. J. Casewit K. S. Colwell W. A. Goddard, III W. M. Skiff J. Am. Chem. Soc. 1992 114 10024
64. T. Werder J. H. Walther R. L. Jaffe T. Halicioglu P. Koumoutsakos J. Phys. Chem. B 2003 107 1345
65. L. Li D. Bedrov G. D. Smith J. Chem. Phys. 2005 123 204504
66. G. Hummer J. C. Rasaiah J. P. Noworyta Nature 2001 414 188
67. Z. Cao Y. X. Peng S. Li L. Liu T. Y. Yan J. Phys. Chem. C 2009 113 3096
68. W. D. Cornell P. Cieplak C. I. Bayly I. R. Gould K. M. Merz D. M. Ferguson D. C. Spellmeyer T. Fox J. W. Caldwell P. A. Kollman J. Am. Chem. Soc. 1995 117 5179
69. R. Rivelino A. M. Maniero F. V. Prudente L. S. Costa Carbon 2006 44 2925
70. W. L. Jorgensen D. S. Maxwell J. TiradoRives J. Am. Chem. Soc. 1996 118 11225
71. W. H. Noon K. D. Ausman R. E. Smalley J. P. Ma Chem. Phys. Lett. 2002 355 445
72. A. D. MacKerell, Jr. D. Bashford M. Bellott R. L. Dunbrack, Jr. J. D. Evanseck M. J. Field S. Fischer J. Gao H. Guo S. Ha D. Joseph-McCarthy L. Kuchnir K. Kuczera F. T. K. Lau C. Mattos S. Michnick T. Ngo D. T. Nguyen B. Prodhom W. E. Reiher, III B. Roux M. Schlenkrich J. C. Smith R. Stote J. Straub M. Watanabe J. Wiorkiewicz-Kuczera D. Yin M. Karplus J. Phys. Chem. B 1998 102 3586
73. W. F. van Gunsteren and H. J. C. Berendsen, Gromos-87 manual, Groningen, 1987
74. A. P. Lyubartsev A. Laaksonen J. Phys. Chem. 1996 100 16410
75. C. Oostenbrink A. Villa A. E. Mark W. F. Van Gunsteren J. Comput. Chem. 2004 25 1656
76. J.-A. Garate N. J. English J. M. D. MacElroy Mol. Simul. 2009 35 3
77. B. Liu X. Li B. Li B. Xu Y. Zhao Nano Lett. 2009 9 1386
78. A. Alexiadis S. Kassinos Chem. Rev. 2008 108 5014
79. Y. Marcus A. L. Smith M. V. Korobov A. L. Mirakyan N. V. Avramenko E. B. Stukalin J. Phys. Chem. B 2001 105 2499
80. R. S. Ruoff D. S. Tse R. Malhotra D. C. Lorents J. Phys. Chem. 1993 97 3379
81. S. J. Marrink A. H. de Vries A. E. Mark J. Phys. Chem. B 2004 108 750
82. S. J. Marrink H. J. Risselada S. Yefimov D. P. Tieleman A. H. de Vries J. Phys. Chem. B 2007 111 7812
83. S. J. Marrink H. J. C. Berendsen J. Phys. Chem. 1994 98 4155
84. S. J. Marrink H. J. C. Berendsen J. Phys. Chem. 1996 100 16729
85. J. H. Walther R. L. Jaffe E. M. Kotsalis T. Werder T. Halicioglu P. Koumoutsakos Carbon 2004 42 1185
86. M. J. Bojan W. A. Steele Langmuir 1987 3 1123
87. E. Salonen A. V. Krasheninnikov K. Nordlund Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 2002 193 603
88. R. Qiao P. C. Ke J. Am. Chem. Soc. 2006 128 13656
89. S. Joseph R. J. Mashl E. Jakobsson N. R. Aluru Nano Lett. 2003 3 1399
90. J. Liu A. J. Hopfinger Chem. Res. Toxicol. 2008 21 459
91. C. F. Lopez S. O. Nielsen P. B. Moore M. L. Klein Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 4431
92. S. O. Nielsen B. Ensing V. Ortiz P. B. Moore M. L. Klein Biophys. J. 2005 88 3822
93. X. Shi Y. Kong H. Gao Acta Mech. Sin. 2008 24 161
94. X. Sun S. Zaric D. Daranciang K. Welsher Y. Lu X. Li H. Dai J. Am. Chem. Soc. 2008 130 6551
95. J. M. Ashcroft K. B. Hartman Y. Mackeyev C. Hofmann S. Pheasant L. B. Alemany L. J. Wilson Nanotechnology 2006 17 5033
96. Y. Wang Z. Iqbal S. Mitra J. Am. Chem. Soc. 2006 128 95
97. L. Li D. Bedrov G. D. Smith J. Phys. Chem. B 2006 110 10509
98. D. R. Weiss T. M. Raschke M. Levitt J. Phys. Chem. B 2008 112 2981
99. J. S. Fang D. Y. Lyon M. R. Wiesner J. Dong P. J. Alvarez Environ. Sci. Technol. 2007 41 2636
100. G. L. Baker A. Gupta M. L. Clark B. R. Valenzuela L. M. Staska S. J. Harbo J. T. Pierce J. A. Dill Toxicol. Sci. 2008 101 122
101. C. M. Sayes A. M. Gobin K. D. Ausman J. Mendez J. L. West V. L. Colvin Biomaterials 2005 26 7587
102. D. Y. Lyon J. D. Fortner C. M. Sayes V. L. Colvin J. B. Hughe Environ. Toxicol. Chem. 2005 24 2757
103. L. Monticelli K. M. Robertson J. L. MacCallum D. P. Tieleman FEBS Lett. 2004 564 325
104. D. P. Tieleman K. M. Robertson J. L. Maccallum L. Monticelli Int. J. Quantum Chem. 2004 100 1071
105. J. L. MacCallum W. F. D. Bennett D. P. Tieleman J. Gen. Physiol. 2007 129 371
106. C.-H. Huang J. P. Charlton Biochemistry 1972 11 735
107. J. Seelig P. Ganz Biochemistry 1991 30 9354
108. J. Seelig Biochim. Biophys. Acta - Rev. Biomembranes 1997 1331 103
109. R. S. G. D'Rozario C. L. Wee E. J. Wallace M. S. P. Sansom Nanotechnology 2009 20 115102
110. J. Wong-ekkabut Z. Xu W. Triampo I.-M. Tang D. P. Tieleman L. Monticelli Biophys. J. 2007 93 4225
111. H. Hungerbuehler D. M. Guldi K. D. Asmus J. Am. Chem. Soc. 1993 115 3386
112. R. V. Bensasson E. Bienvenue M. Dellinger S. Leach P. Seta J. Phys. Chem. 1994 98 3492
113. J. M. Janot E. Bienvenue P. Seta R. V. Bensasson A. C. Tome R. F. Enes J. A. S. Cavaleiro S. Leach X. Camps A. Hirsch J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 2000 301
114. K. C. Hwang D. Mauzerall J. Am. Chem. Soc. 1992 114 9705
115. K. C. Hwang D. Mauzerall Nature 1993 361 138
116. A. Ikeda T. Sato K. Kitamura K. Nishiguchi Y. Sasaki J. Kikuchi T. Ogawa K. Yogo T. Takeya Org. Biomol. Chem. 2005 3 2907
117. Y. Doi A. Ikeda M. Akiyama M. Nagano T. Shigematsu T. Ogawa T. Takeya T. Nagasaki Chem.-Eur. J. 2008 14 8892
118. A. Ikeda Y. Doi K. Nishiguchi K. Kitamura M. Hashizume J. I. Kikuchi K. Yogo T. Ogawa T. Takeya Org. Biomol. Chem. 2007 5 1158
119. Y. J. Chen G. D. Bothun Langmuir 2009 25 4875
120. P. De Maria A. Fontana C. Gasbarri D. Velluto Soft Matter 2006 2 595
121. T. A. Spurlin A. A. Gewirth Nano Lett. 2007 7 531
122. A. Pohorille D. Deamer Trends Biotechnol. 2002 20 123
123. A. L. Sisson M. R. Shah S. Bhosale S. Matile Chem. Soc. Rev. 2006 35 1269
124. X. Chen A. Kis A. Zettl C. R. Bertozzi Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 8218
125. I. U. Vakarelski S. C. Brown K. Higashitani B. M. Moudgil Langmuir 2007 23 10893
126. Q. Lu J. M. Moore G. Huang A. S. Mount A. M. Rao L. L. Larcom P. C. Ke Nano Lett. 2004 4 2473
127. N. W. S. Kam Z. Liu H. Dai Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 577
128. Q. Liu B. Chen Q. Wang X. Shi Z. Xiao J. Lin X. Fang Nano Lett. 2009 9 1007
129. A. A. Shvedova V. Castranova E. R. Kisin D. Schwegler-Berry A. R. Murray V. Z. Gandelsman A. Maynard P. Baron J. Toxicol. Environ. Health, Part A 2003 66 1909
130. C. M. Sayes J. D. Fortner W. Guo D. Lyon A. M. Boyd K. D. Ausman Y. J. Tao B. Sitharaman L. J. Wilson J. B. Hughes J. L. West V. L. Colvin Nano Lett. 2004 4 1881
131. K. Kostarelos L. Lacerda G. Pastorin W. Wu S. Wieckowski J. Luangsivilay S. Godefroy D. Pantarotto J.-P. Briand S. Muller M. Prato A. Bianco Nat. Nanotechnol. 2007 2 108
132. M. Stein R. R. Gabdoulline R. C. Wade Curr. Opin. Struct. Biol. 2007 17 166
133. P. C. Ke R. Qiao J. Phys.: Condens. Matter 2007 19 373101
134. K. J. M. Bishop C. E. Wilmer S. Soh B. A. Grzybowski Small 2009 5 1600
135. Y. Zhang M. Yang N. G. Portney D. Cui G. Budak E. Ozbay M. Ozkan C. S. Ozkan Biomed. Microdevices 2008 10 321
136. N. W. S. Kam T. C. Jessop P. A. Wender H. Dai J. Am. Chem. Soc. 2004 126 6850
137. D. Pantarotto J. Briand M. Prato A. Bianco Chem. Commun. 2004 16
138. O. H. S. Ollila J. Risselada M. Louhivuori E. Lindahl I. Vattulainen S. J. Marrink Phys. Rev. Lett. 2009 102 078101
139. B. J. Reynwar G. Illya V. A. Harmandaris M. M. Muller K. Kremer M. Deserno Nature 2007 447 461
140. K. A. Smith D. Jasnow A. C. Balazs J. Chem. Phys. 2007 127 084703