Gold nanoparticles for biology and medicine

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 49, Issue 19, 2010, Pages 3280-3294

  Giljohann, David A ^a   Seferos, Dwight S ^a,b   Daniel, Weston L ^a   Massich, Matthew D ^a   Patel, Pinal C ^a   Mirkin, Chad A ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

Author keywords

Cytotoxicity; DNA; Drug delivery; Gold; Nanoparticles 2010 wiley vch verlag gmbh co. Kgaa

Indexed keywords

ATOMIC LEVELS; BIO-CONJUGATION; BIOLOGY AND MEDICINE; CHEMICAL FUNCTIONAL GROUPS; DRUG CARRIER; GOLD COLLOID; GOLD NANOPARTICLES; HIGHLY SENSITIVE; IMAGING AGENT; NANOCONJUGATES; PHOTORESPONSIVE; PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES;

BIOLOGY; CHEMICAL PROPERTIES; DNA; DRUG DELIVERY; FUNCTIONAL GROUPS; GENES; MEDICAL APPLICATIONS; NANOPARTICLES; SYNTHESIS (CHEMICAL);

GOLD;

COMPLEMENTARY RNA; CONTRAST MEDIUM; DRUG CARRIER; GOLD; METAL NANOPARTICLE; PHOTOSENSITIZING AGENT;

ANIMAL; CHEMISTRY; GENE TRANSFER; HUMAN; METABOLISM; REVIEW;

ANIMALS; CONTRAST MEDIA; DRUG CARRIERS; GENE TRANSFER TECHNIQUES; GOLD; HUMANS; METAL NANOPARTICLES; PHOTOSENSITIZING AGENTS; RNA, ANTISENSE;

EID: 77951683095     PISSN: 14337851     EISSN: 15213773     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.200904359     Document Type: Review

References (131)

1. M. A. Hayat, Colloidal gold: principles, methods, and applications, Academic Press, San Diego, 1989.
2. P. P. Edwards, J. M. Thomas, Angew. Chem. 2007, 119, 5576;
3. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 5480.
4. M.-C. Daniel, D. Astruc, Chem. Rev. 2004, 104, 293.
5. C. A. Mirkin, R. L. Letsinger, R. C. Mucic, J. J. Storhoff, Nature 1996, 382, 607.
6. S. Y Park, A. K. R. Lytton-Jean, B. Lee, S. Weigand, G. C. Schatz, C. A. Mirkin, Nature 2008, 451, 553.
7. A. P. Alivisatos, K. P. Johnsson, X. G. Peng, T. E. Wilson, C. J. Loweth, M. P. Bruchez, P. G. Schultz, Nature 1996, 382, 609.
8. S. J. Park, T. A. Taton, C. A. Mirkin, Science 2002, 295, 1503.
9. J. Wang, G. D. Liu, A. Merkoci, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3214.
10. Y. Xiao, F. Patolsky, E. Katz, J. F. Hainfeld, I. Willner, Science 2003, 299, 1877.
11. L. He, M. D. Musick, S. R. Nicewarner, F. G. Salinas, S. J. Benkovic, M. J. Natan, C. D. Keating, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9071.
12. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6642.
13. N. L. Rosi, C. A. Mirkin, Chem. Rev. 2005, 105, 1547.
14. E. Katz,I. Willner, Angew. Chem. 2004, 116, 6166;
15. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6042.
16. S. G. Penn, L. He, M. J. Natan, Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 609.
17. W. P. Faulk, G. M. Taylor, Immunochemistry 1971, 8, 1081.
18. G. Frens, Nat. Phys. Sci. 1973, 241, 20.
19. B. V. Enustun, J. Turkevich, J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3317.
20. E. E. Connor, J. Mwamuka, A. Gole, C. J. Murphy, M. D. Wyatt, Small 2005, 1, 325.
21. B. D. Chithrani, A. A. Ghazani, W. C. W. Chan, Nano Lett. 2006, 6, 662.
22. P. H. Yang, X. S. Sun, J. F. Chiu, H. Z. Sun, Q. Y. He, Bioconjugate Chem. 2005, 16, 494.
23. B. D. Chithrani, W. C. W. Chan, Nano Lett. 2007, 7, 1542.
24. E. C. Cho, J. W. Xie, P. A. Wurm, Y. N. Xia, Nano Lett. 2009, 9, 1080.
25. A. G. Tkachenko, H. Xie, D. Coleman, W. Glomm, J. Ryan, M. F. Anderson, S. Franzen, D. L. Feldheim, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4700.
26. P. Nativo, I. A. Prior, M. Brust, ACS Nano 2008, 2, 1639.
27. N. L. Rosi, D. A. Giljohann, C. S. Thaxton, A. K. R. Lytton-Jean, M. S. Han, C. A. Mirkin, Science 2006, 312, 1027.
28. K. K. Sandhu, C. M. McIntosh, J. M. Simard, S. W. Smith, V. M. Rotello, Bioconjugate Chem. 2002, 13, 3.
29. M. Brust, M. Walker, D. Bethell, D. J. Schiffrin, R. Whyman, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, 801.
30. M. J. Hostetler, A. C. Templeton, R. W. Murray, Langmuir 1999, 15, 3782.
31. S. D. Patil, D. G. Rhodes, D. J. Burgess, AAPS J. 2005, 7, E61.
32. M. Thomas, A. M. Klibanov, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 9138.
33. P. S. Ghosh, C. K. Kim, G. Han, N. S. Forbes, V. M. Rotello, ACS Nano 2008, 2, 2213.
34. V. P. Torchilin, Adv. Drug Delivery Rev. 2006, 58, 1532.
35. J. D. Gibson, B. P. Khanal, E. R. Zubarev, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11653.
36. M. C. Bowman, T. E. Ballard, C. J. Ackerson, D. L. Feldheim, D. M. Margolis, C. Melander, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6896.
37. G. Han, C. C. You, B. J. Kim, R. S. Turingan, N. S. Forbes, C. T. Martin, V. M. Rotello, Angew. Chem. 2006, 118, 3237;
38. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 3165.
39. C. K. Kim, P. Ghosh, C. Pagliuca, Z. J. Zhu, S. Menichetti, V. M. Rotello, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1360.
40. R. Hong, G. Han, J. M. Fernandez, B. J. Kim, N. S. Forbes, V. M. Rotello, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1078.
41. A. Chompoosor, G. Han, V. M. Rotello, Bioconjugate Chem. 2008, 19, 1342.
42. J. J. Storhoff, A. A. Lazarides, R. C. Mucic, C. A. Mirkin, R. L. Letsinger, G. C. Schatz, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4640.
43. A. K. Lytton-Jean, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12754.
44. R. C. Jin, G. S. Wu, Z. Li, C. A. Mirkin, G. C. Schatz, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1643.
45. S. J. Hurst, H. D. Hill, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12192.
46. L. M. Demers, C. A. Mirkin, R. C. Mucic, R. A. Reynolds III, R. L. Letsinger, R. Elghanian, G. Viswanadham, Anal. Chem. 2000, 72, 5535.
47. D. Nykypanchuk, M. M. Maye, D van der Lelie, O. Gang, Nature 2008, 451, 549.
48. S. Y. Park, A. K. Lytton-Jean, B. Lee, S. Weigand, G. C. Schatz, C. A. Mirkin, Nature 2008, 451, 553.
49. H. D. Hill, R. J. Macfarlane, A. J. Senesi, B. Lee, S. Y. Park, C. A. Mirkin, Nano Lett. 2008, 8, 2341.
50. J.-M. Nam, C. S. Thaxton, C. A. Mirkin, Science 2003, 301, 1884.
51. S. I. Stoeva, J. S. Lee, J. E. Smith, S. T. Rosen, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8378.
52. R. Elghanian, J. J. Storhoff, R. C. Mucic, R. L. Letsinger, C. A. Mirkin, Science 1997, 277, 1078.
53. J. J. Storhoff, R. Elghanian, R. C. Mucic, C. A. Mirkin, R. L. Letsinger, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1959.
54. T. A. Taton, C. A. Mirkin, R. L. Letsinger, Science 2000, 289, 1757.
55. Y. W. C. Cao, R. C. Jin, C. A. Mirkin, Science 2002, 297, 1536.
56. S. J. Hurst, A. K. Lytton-Jean, C. A. Mirkin, Anal. Chem. 2006, 78, 8313.
57. J.-S. Lee, D. S. Seferos, D. A. Giljohann, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5430.
58. S. J. Hurst, A. K. R. Lytton-Jean, C. A. Mirkin, Anal. Chem. 2006, 78, 8313.
59. Y. P. Bao, M. Huber, T. F. Wei, S. S. Marla, J. J. Storhoff, U. R. Muller, Nucleic Acids Res. 2005, 33, 7.
60. H. Long, A. Kudlay, G. C. Schatz, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2918.
61. A. K. R. Lytton-Jean, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12754.
62. C. Cazenave, M. Chevrier, N. T. Thuong, C. Helene, Nucleic Acids Res. 1987, 15, 10507.
63. T. M. Woolf, C. G. B. Jennings, M. Rebagliati, D. A. Melton, Nucleic Acids Res. 1990, 18, 1763.
64. C. Q. Pan, R. A. Lazarus, Biochemistry 1997, 36, 6624.
65. J. Shack, J. Biol. Chem. 1959, 234, 3003.
66. D. S. Seferos, A. E. Prigodich, D. A. Giljohann, P. C. Patel, C. A. Mirkin, Nano Lett. 2009, 9, 308.
67. T. Niidome, L. Huang, Gene Ther. 2002, 9, 1647.
68. D. A. Giljohann, D. S. Seferos, P. C. Patel, J. E. Millstone, N. L. Rosi, C. A. Mirkin, Nano Lett. 2007, 7, 3818.
69. E. Uhlmann, A. Peyman, Chem. Rev. 1990, 90, 543.
70. Y. Dorsett, T. Tuschl, Nat. Rev. Drug Discovery 2004, 3, 318.
71. I. Lebedeva, C. A. Stein, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2001, 41, 403.
72. S. J. Hwang, M. E. Davis, Curr. Opin. Mol. Ther. 2001, 3, 183.
73. H. Kamiya, H. Tsuchiya, J. Yamazaki, H. Harashima, Adv. Drug Delivery Rev. 2001, 52, 153.
74. C. S. Braun, J. A. Vetro, D. A. Tomalia, G. S. Koe, J. G. Koe, C. R. Middaugh, J. Pharm. Sci. 2005, 94, 423.
75. M. D. Hughes, M. Hussain, Q. Nawaz, P. Sayyed, S. Akhtar, Drug Discovery Today 2001, 6, 303.
76. D. J. Bharali, I. Klejbor, E. K. Stachowiak, P. Dutta, I. Roy, N. Kaur, E. J. Bergey, P. N. Prasad, M. K. Stachowiak, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 11539.
77. T. Kubo, Z. Zhelev, H. Ohba, R. Bakalova, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008, 365, 54.
78. S. K. Singh, P. Nielsen, A. A. Koshkin, J. Wengel, Chem. Commun. 1998, 455.
79. F. McKenzie, K. Faulds, D. Graham, Small 2007, 3, 1866.
80. D. S. Seferos, D. A. Giljohann, N. L. Rosi, C. A. Mirkin, ChemBioChem 2007, 8, 1230.
81. A. A. Koshkin, P. Nielsen, M. Meldgaard, V. K. Rajwanshi, S. K. Singh, J. Wengel, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13252.
82. A. M. Femino, F. S. Fay, K. Fogarty, R. H. Singer, Science 1998, 280, 585.
83. W. P. Kloosterman, E. Wienholds, E. de Bruijn, S. Kauppinen, R. H. Plasterk, Nat. Methods 2006, 3, 27.
84. S. Tyagi, F. R. Kramer, Nat. Biotechnol. 1996, 14, 303.
85. D. L. Sokol, X. Zhang, P. Lu, A. M. Gewirtz, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 11538.
86. S. Sando, E. T. Kool, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9686.
87. P. J. Santangelo, B. Nix, A. Tsourkas, G. Bao, Nucleic Acids Res. 2004, 32, e57.
88. L. Wang, C. Y. J. Yang, C. D. Medley, S. A. Benner, W. H. Tan, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15664.
89. N. Nitin, P. J. Santangelo, G. Kim, S. Nie, G. Bao, Nucleic Acids Res. 2004, 32, e58.
90. D. S. Seferos, D. A. Giljohann, H. D. Hill, A. E. Prigodich, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15477.
91. A. E. Prigodich, D. S. Seferos, M. D. Massich, D. A. Giljohann, B. C. Lane, C. A. Mirkin, ACS Nano 2009, 3, 2147.
92. D. Zheng, D. S. Seferos, D. A. Giljohann, P. C. Patel, C. A. Mirkin, Nano Lett. 2009, 9, 3258.
93. D. A. Giljohann, D. S. Seferos, A. E. Prigodich, P. C. Patel, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2072.
94. Y.-L. Chiu, T. M. Rana, RNA 2003, 9, 1034.
95. J. Soutschek, A. Akinc, B. Bramlage, K. Charisse, R. Constien, M. Donoghue, S. Elbashir, A. Geick, P. Hadwiger, J. Harborth, M. John, V. Kesavan, G. Lavine, R. K. Pandey, T. Racie, K. G. Rajeev, I. Rohl, I. Toudjarska, G. Wang, S. Wuschko, D. Bumcrot, V. Koteliansky, S. Limmer, M. Manoharan, H.-P. Vornlocher, Nature 2004, 432, 173.
96. C. D. Medley, J. E. Smith, Z. Tang, Y. Wu, S. Bamrungsap, W. H. Tan, Anal. Chem. 2008, 80, 1067.
97. E. Vives, J. Schmidt, A. Pelegrin, Biochim. Biophys. Acta Rev. Cancer 2008, 1786, 126.
98. D. S. Goldfarb, J. Gariepy, G. Schoolnik, R. D. Kornberg, Nature 1986, 322, 641.
99. V. Biju, D. Muraleedharan, K. Nakayama, Y. Shinohara, T. Itoh, Y. Baba, M. Ishikawa, Langmuir 2007, 23, 10254.
100. A. M. Derfus, A. A. Chen, D. H. Min, E. Ruoslahti, S. N. Bhatia, Bioconjugate Chem. 2007, 18, 1391.
101. R. E. Lanford, P. Kanda, R. C. Kennedy, Cell 1986, 46, 575.
102. A. K. Oyelere, P. C. Chen, X. Huang, I. H. El-Sayed, M. A. El-Sayed, Bioconjugate Chem. 2007, 18, 1490.
103. A. G. Tkachenko, H. Xie, Y. L. Liu, D. Coleman, J. Ryan, W. R. Glomm, M. K. Shipton, S. Franzen, D. L. Feldheim, Bioconjugate Chem. 2004, 15, 482.
104. Y. L. Liu, M. K. Shipton, J. Ryan, E. D. Kaufman, S. Franzen, D. L. Feldheim, Anal. Chem. 2007, 79, 2221.
105. P. C. Patel, D. A. Giljohann, D. S. Seferos, C. A. Mirkin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 17222.
106. X. Qian, X. H. Peng, D. O. Ansari, Q. Yin-Goen, G. Z. Chen, D. M. Shin, L. Yang, A. N. Young, M. D. Wang, S. Nie, Nat. Biotechnol. 2008, 26, 83.
107. C. M. Niemeyer, B. Ceyhan, Angew. Chem. 2001, 113, 3798.
108. Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 3685.
109. G. T. Hermanson, Bioconjugate Techniques, Academic Press, San Diego, CA, 1996.
110. N. Nitin, D. J. Javier, R. Richards-Kortum, Bioconjugate Chem. 2007, 18, 2090.
111. I. H. El-Sayed, X. H. Huang, M. A. El-Sayed, Nano Lett. 2005, 5, 829.
112. I. H. El-Sayed, X. Huang, M. A. El-Sayed, Cancer Lett. 2006, 239, 129.
113. L. R. Hirsch, R. J. Stafford, J. A. Bankson, S. R. Sershen, B. Rivera, R. E. Price, J. D. Hazle, N. J. Halas, J. L. West, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 13549.
114. C. Loo, A. Lowery, N. Halas, J. West, R. Drezek, Nano Lett. 2005, 5, 709.
115. C. S. Thaxton, W. L. Daniel, D. A. Giljohann, A. D. Thomas, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1384.
116. D. P. Cormode, T. Skajaa, M. M. van Schooneveld, R. Koole, P. Jarzyna, M. E. Lobatto, C. Calcagno, A. Barazza, R. E. Gordon, P. Zanzonico, E. A. Fisher, Z. A. Fayad, W. J. Mulder, Nano Lett. 2008, 8, 3715.
117. T. B. Huff, M. N. Hansen, Y. Zhao, J. X. Cheng, A. Wei, Langmuir 2007, 23, 1596.
118. D. J. Javier, N. Nitin, M. Levy, A. Ellington, R. Richards-Kortum, Bioconjugate Chem. 2008, 19, 1309.
119. V. Dixit, J. Van den Bossche, D. M. Sherman, D. H. Thompson, R. P. Andres, Bioconjugate Chem. 2006, 17, 603.
120. T. S. Hauck, A. A. Ghazani, W. C. W. Chan, Small 2008, 4, 153.
121. C. M. Goodman, C. D. McCusker, T. Yilmaz, V. M. Rotello, Bioconjugate Chem. 2004, 15, 897.
122. N. Pernodet, X. H. Fang, Y. Sun, A. Bakhtina, A. Ramakrishnan, J. Sokolov, A. Ulman, M. Rafailovich, Small 2006, 2, 766.
123. J. J. Li, L. Zou, D Hartono, C. N. Ong, B. H. Bay, L. Y. L. Yung, Adv. Mater. 2008, 20, 138.
124. R. Bhattacharya, C. R. Patra, R. Verma, S. Kumar, P. R. Greipp, P. Mukherjee, Adv. Mater. 2007, 19, 711.
125. Y. Pan, S. Neuss, A. Leifert, M. Fischler, F. Wen, U. Simon, G. Schmid, W. Brandau, W. Jahnen-Dechent, Small 2007, 3, 1941.
126. W. Jiang, B. Y. S. Kim, J. T. Rutka, W. C. W. Chan, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 145.
127. D P. O'Neal, L. R. Hirsch, N. J. Halas, J. D. Payne, J. L. West, Cancer Lett. 2004, 209, 171.
128. H. F. Wang, T. B. Huff, D. A. Zweifel, W. He, P. S. Low, A. Wei, J. X. Cheng, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 15752.
129. T. Niidome, M. Yamagata, Y. Okamoto, Y. Akiyama, H. Takahashi, T. Kawano, Y. Katayama, Y. Niidome, J. Controlled Release 2006, 114, 343.
130. M. D. Massich, D. A. Giljohann, D. S. Seferos, L. E. Ludlow, C. M. Horvath, C. A. Mirkin, Mol. Pharm. 2009, 6, 1934.
131. S. Dhar, W. L. Daniel, D. A. Giljohann, C. A. Mirkin, S. J. Lippard, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14652.