Self-assembled plasmonic vesicles of SERS-encoded amphiphilic gold nanoparticles for cancer cell targeting and traceable intracellular drug delivery

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 32, 2012, Pages 13458-13469

  Song, Jibin ^a   Zhou, Jiajing ^a   Duan, Hongwei ^a  

^a Nanyang Technological University   (Singapore)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMPHIPHILIC GOLD NANOPARTICLES; ANTICANCER DRUG; BIO-IMAGING; CANCER CELLS; COMBINATION THERAPY; DRUG RELEASE; FEEDBACK MECHANISMS; GOLD NANOPARTICLES; GOLD NANOSTRUCTURES; HOLLOW CAVITIES; IMAGING PROBE; IN-VIVO; INTRACELLULAR COMPARTMENTS; INTRACELLULAR DRUG DELIVERY; LOADING CAPACITIES; PH-RESPONSIVE; PHOTOTHERMAL THERAPY; PLASMONIC; PLASMONIC COUPLING; PLASMONIC PROPERTIES; SCATTERING PROPERTY; SELF-ASSEMBLED; SMALL MOLECULES; STRUCTURAL AND OPTICAL PROPERTIES; THERAPEUTIC AGENTS;

CELLS; DRUG DELIVERY; DRUG PRODUCTS; HYDROPHILICITY; HYDROPHOBICITY; LOADING; METAL NANOPARTICLES; NUCLEIC ACIDS; OPTICAL PROPERTIES;

PLASMONS;

AMPHOPHILE; ANTINEOPLASTIC AGENT; DOXORUBICIN; DRUG CARRIER; GOLD NANOPARTICLE; HOE 33342; NUCLEIC ACID; PROTEIN;

ARTICLE; CANCER CELL; CONTROLLED STUDY; DRUG CONJUGATION; DRUG DELIVERY SYSTEM; DRUG LABELING; DRUG TARGETING; ENDOSOME; FEEDBACK SYSTEM; HUMAN; HUMAN CELL; HYDROPHILICITY; HYDROPHOBICITY; IN VIVO STUDY; LIGHT SCATTERING; MEMBRANE VESICLE; PH; PLASMONIC VESICLE; RAMAN SPECTROMETRY;

CELL LINE, TUMOR; CELL NUCLEOLUS; DRUG DELIVERY SYSTEMS; GOLD; HUMANS; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; HYDROPHOBIC AND HYDROPHILIC INTERACTIONS; METAL NANOPARTICLES; MODELS, BIOLOGICAL; NEOPLASMS; SURFACE PLASMON RESONANCE;

EID: 84865141619     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja305154a     Document Type: Article

References (106)

1. Jain, P. K.; Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1578-1586
2. Rosi, N. L.; Mirkin, C. A. Chem. Rev. 2005, 105, 1547-1562
3. Halas, N. J. Nano Lett. 2010, 10, 3816-3822
4. Anker, J. N.; Hall, W. P.; Lyandres, O.; Shah, N. C.; Zhao, J.; Van Duyne, R. P. Nat. Mater. 2008, 7, 442-453
5. Qian, X. M.; Nie, S. M. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 912-920
6. Saha, K.; Agasti, S. S.; Kim, C.; Li, X.; Rotello, V. M. Chem. Rev. 2012, 112, 2739-2779
7. Tao, A. R.; Habas, S.; Yang, P. Small 2008, 4, 310-325
8. Skrabalak, S. E.; Chen, J.; Sun, Y.; Lu, X.; Au, L.; Cobley, C. M.; Xia, Y. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1587-1595
9. Mayer, K. M.; Hafner, J. H. Chem. Rev. 2011, 111, 3828-3857
10. Nie, Z.; Petukhova, A.; Kumacheva, E. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 15-25
11. Tan, S. J.; Campolongo, M. J.; Luo, D.; Cheng, W. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 268-276
12. Grzelczak, M.; Vermant, J.; Furst, S. M.; Liz-Marzán, L. M. ACS Nano 2010, 4, 3591-3605
13. Wang, Z. X.; Levy, R.; Fernig, D. G.; Brust, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2214-2215
14. Kim, S.; Park, J. W.; Kim, D. K.; Kim, D. J.; L. I. H. Jon, S. Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 4138-4141
15. Zhu, M. Q.; Wang, L. Q.; Exarhos, G. J.; Li, A. D. Q. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2656-2657
16. Shen, Y.; Kuang, M.; Shen, Z.; Nieberle, J.; Duan, H. W.; Frey, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 2227-2230
17. Raschke, G.; Kowarik, S.; Franzl, T.; Sönnichsen, C.; Klar, T. A.; Feldmann, J.; Nichtl, A.; Kürzinger, K. Nano Lett. 2003, 7, 935-938
18. Sönnichsen, C.; Reinhard, B. M.; Liphardt, J.; Alivisatos, A. P. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 741-745
19. Reinhard, B. M.; Sheikholeslami, S.; Mastroianni, A.; Alivisatos, A. P.; Liphardt, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 2667-2672
20. Jun, Y. W.; Sheikholeslami, S.; Hostetter, D. R.; Tajon, C.; Craik, C. S.; Alivisatos, A. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 17735-17740
21. Wang, J.; Boriskina, S. V.; Wang, H.; Reinhard, B. M. ACS Nano 2011, 5, 6619-6628
22. Crow, M. J.; Seekell, K.; Ostrander, J. H.; Wax, A. ACS Nano 2011, 5, 8532-8540
23. Alvarez-Puebla, R. A.; Liz-Marzán, L. M. Small 2010, 6, 604-610
24. Camden, J. P.; Dieringer, J. A.; Zhao, J.; Van Duyne, R. P. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1653-1661
25. Chen, G.; Wang, Y.; Yang, M. X.; Xu, J.; Goh, S. J.; Pan, M.; Chen, H. Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3644-3645
26. Wustholz, K. L.; Henry, A. I.; McMahon, J. M.; Freeman, R. G.; Valley, N.; Piotti, M. E.; Natan, M. J.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10903-10910
27. Graham, D.; Thompson, D. G.; Smith, W. E.; Faulds, K. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 548-551
28. Qian, X. M.; Li, J.; Nie, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7540-7541
29. Xu, L.; Kuang, H.; Xu, C.; Ma, W.; Wang, L.; Kotov, N. A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1699-1709
30. Thakor, A. S.; Jokerst, J.; Zavaleta, C.; Massoud, T. F.; Gambhir, S. S. Nano Lett. 2011, 11, 4029-4036
31. Rana, S.; Bajaj, A.; Mout, R.; Rotello, V. M. Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, 200-216
32. Gibson, J. D.; Khanal, B. P.; Zubarev, E. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11653-11661
33. You, J.; Zhang, G. D.; Li, C. ACS Nano 2010, 4, 1033-1041
34. Wang, F.; Wang, Y.-C.; Dou, S.; Xiong, M.-H.; Sun, T.-M.; Wang, J. ACS Nano 2011, 5, 3679-3692
35. Vigderman, L.; Manna, P.; Zubarev, E. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 636-641
36. Yavuz, M. S.; Cheng, Y.; Chen, J.; Cobley, C. M.; Zhang, Q.; Rycenga, M.; Xie, J.; Kim, C.; Song, K. H.; Schwartz, A. G.; Wang, L. V.; Xia, Y. Nat. Mater. 2009, 8, 935-939
37. Jin, Y. D.; Gao, X. H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17774-17776
38. Yang, X. C.; Samanta, B.; Agasti, S. S.; Jeong, Y.; Zhu, Z.-J.; Rana, S.; Miranda, O. R.; Rotello, V. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 477-481
39. Shim, M. S.; Kim, C. S.; Ahn, Y.-C.; Chen, Z.; Kwon, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8316-8324
40. Kim, C.; Agasti, S. S.; Zhu, Z.; Isaacs, L.; Rotello, V. M. Nat. Chem. 2010, 2, 962-966
41. Discher, D. E.; Eisenberg, A. Science 2002, 297, 967-973
42. van Dongen, S. F. M.; de Hoog, H. P. M.; Peters, R. J. R. W.; Nallani, M.; Nolte, R. J. M.; van Hest, J. C. M. Chem. Rev. 2009, 109, 6212-6274
43. Tanner, P.; Baumann, P.; Enea, R.; Onaca, O.; Palivan, C.; Meier, W. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 1039-1049
44. Katz, J. S.; Zhong, S.; Ricart, B. G.; Pochan, D. J.; Hammer, D. A.; Burdick, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3654-3655
45. Chen, R.; Pearce, D. J. G.; Fortuna, S.; Cheung, D. L.; Bon, S. A. F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2151-2153
46. Egli, S.; Nussbaumer, M. G.; Balasubramanian, V.; Chami, M.; Bruns, N.; Palivan, C.; Meier, W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4476-4483
47. Huang, J.; Bonduelle, C.; Thévenot, J.; Lecommandoux, S.; Heise, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 119-122
48. Song, J. B.; Cheng, L.; Liu, A. P.; Yin, J.; Kuang, M.; Duan, H. W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10760-10763
49. Zubarev, E. R.; Xu, J.; Sayyad, A.; Gibson, J. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15098-15099
50. Nie, Z. H.; Fava, D.; Kumacheva, E.; Zou, S.; Walker, G. C.; Rubinstein, M. Nat. Mater. 2007, 6, 609-614
51. Cheng, L.; Song, J.; Yin, J.; Duan, H. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2258-2262
52. Hu, J.; Wu, T.; Zhang, G.; Liu, S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7624-7627
53. Lee, J. E.; Lee, N.; Kim, T.; Kim, J.; Hyeon, T. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 893-902
54. Nyström, A. M.; Wooley, K. L. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 969-978
55. Jokerst, J. V.; Gambhir, S. S. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 1050-1060
56. Shi, J.; Xiao, Z.; Kamaly, N.; Farokhzad, O. C. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 1123-1134
57. Bae, Y.; Fukushima, S.; Harada, A.; Kataoka, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 4640-4643
58. Lee, E. S.; Gao, Z. G.; Kim, D.; Park, K.; Kwon, I. C.; Bae, Y. H. J. Controlled Release 2008, 129, 228-236
59. Su, J.; Chen, F.; Cryns, V. L.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11850-11853
60. Du, J. Z.; Du, X. J.; Mao, C. Q.; Wang, J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17560-17563
61. Bagalkot, V.; Zhang, L.; Levy-Nissenbaum, E.; Jon, S.; Kantoff, P. W.; Langer R. Farokhzad, O. C. Nano Lett. 2007, 7, 3065-3070
62. Zheng, D.; Seferos, D. S.; Giljohann, D. A.; Patel, P. C.; Mirkin, C. A. Nano Lett. 2009, 9, 3258-3261
63. Kim, C. K.; Ghosh, P.; Pagliuca, C.; Zhu, Z. J.; Menichetti, S.; Rotello, V. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1360-1361
64. Huschka, R.; Zuloaga, J.; Knight, M. W.; Brown, L. V.; Nordlander, P.; Halas, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11247-12255
65. Sapsford, K. E.; Berti, L.; Medintz, I. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 4562-4588
66. Xia, Y.; Li, W.; Cobley, C. M.; Chen, J.; Xia, X.; Zhang, Q.; Yang, M.; Cho, E. C.; Brown, P. K. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 914-924
67. Bardhan, R.; Lal, S.; Joshi, A.; Halas, N. J. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 936-946
68. Qian, X. M.; Peng, X. H.; Ansari, D. O.; Yin-Goen, Q.; Chen, G. Z.; Shin, D. M.; Yang, L.; Young, A. N.; Wang, M. D.; Nie, S. M. Nat. Biotechnol. 2008, 26, 83-90
69. Keren, S.; Zavaleta, C.; Cheng, Z.; de la Zerda, A.; Gheysens, O.; Gambhir, S. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 5844-5849
70. von Maltzahn, G.; Centrone, A.; Park, J. H.; Ramanathan, R.; Sailor, M. J.; Hatton, T. A.; Bhatia, S. N. Adv. Mater. 2009, 21, 3175-3180
71. Lu, W.; Singh, A. K.; Khan, S. A.; Senapati, D.; Yu, H.; Ray, P. C. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18103-18114
72. Cheng, L.; Liu, A.; Peng, S.; Duan, H. ACS Nano 2010, 4, 6098-6104
73. Yin, J.; Wu, T.; Song, J.; Zhang, Q.; Liu, S.; Xu, R.; Duan, H. W. Chem. Mater. 2011, 23, 4756-4764
74. Prencipe, G.; Tabakman, S. M.; Welsher, K.; Liu, Z.; Goodwin, A. P.; Zhang, L.; Henry, J.; Dai, H. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4783-4787
75. Kuang, M.; Wang, D. Y.; Bao, H. B.; Gao, M. Y.; Möhwald, H.; Jiang, M. Adv. Mater. 2005, 17, 267-270
76. Casey, J. R.; Grinstein, S.; Orlowski, J. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2010, 11, 50-61
77. Krug, J. T., II; Wang, G. D.; Emory, S. R.; Nie, S. M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9208-9214
78. Discher, B. M.; Won, Y. Y.; Ege, D. S.; Lee, J. C. M.; Bates, F. S.; Discher, D. E.; Hammer, D. A. Science 1999, 284, 1143-1146
79. Mendelsohn, J.; Baselga, J. Oncogene 2000, 19, 6550-6565
80. Wu, X. Y.; Liu, H. J.; Liu, J. Q.; Haley, K. N.; Treadway, J. A.; Larson, J. P.; Ge, N. F.; Peale, F.; Bruchez, M. P. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 41-46
81. Huang, H.; Groth, J.; Sossey-Alaoui, K.; Hawthorn, L.; Beall, S.; Geradts, J. Clin. Cancer Res. 2005, 11, 4357-4364
82. Derfus, A. M.; Chan, W. C. W.; Bhatia, S. N. Adv. Mater. 2004, 16, 961-966
83. Duan, H. W.; Nie, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3333-3338
84. Bayles, A. R.; Chahal, H. S.; Chahal, D. S.; Goldbeck, C. P.; Cohen, B. E.; Helms, B. A. Nano Lett. 2010, 10, 4086-4092
85. Han, J.; Burgess, K. Chem. Rev. 2010, 110, 2709-2728
86. Zhou, K.; Wang, Y.; Huang, X.; Luby-Phelps, K.; Sumer, B. D.; Gao, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6109-6114
87. Bishnoi, S. W.; Rozell, C. J.; Levin, C. S.; Gheith, M. K.; Johnson, B. R.; Johnson, D. H.; Halas, N. J. Nano Lett. 2006, 6, 1687-1692
88. Kneipp, J.; Kneipp, H.; McLaughlin, M.; Brown, D.; Kneipp, K. Nano Lett. 2006, 6, 2225-2231
89. Pallaoro, A.; Braun, G. B.; Reich, N. O.; Moskovits, M. Small 2010, 6, 618-622
90. Mayer, L. D.; Bally, M. B.; Cullis, P. R. Biochim. Biophys. Acta 1986, 857, 123-126
91. Choucair, A.; Soo, P. L.; Eisenberg, A. Langmuir 2005, 21, 9308-9313
92. Ahmed, F.; Pakunlu, R. I.; Brannan, A.; Bates, F.; Minko, T.; Discher, D. E. J. Controlled Release 2006, 116, 150-158
93. Lee, S. M.; Ahn, R. W.; Chen, F.; Fought, A. J.; O'Halloran, T. V.; Cryns, V. L.; Nguyen, S. T. ACS Nano 2010, 4, 4971-4978
94. Sanson, C.; Schatz, C.; Le Meins, J. F.; Soum, A.; Thevenot, J.; Garanger, E.; Lecommandoux, S. J. Controlled Release 2010, 147, 428-435
95. Sanson, C.; Diou, O.; Thévenot, J.; Ibarboure, E.; Soum, A.; Brûlet, A.; Miraux, S.; Thiaudière, E.; Tan, S.; Brisson, A.; Dupuis, V.; Sandre, O.; Lecommandoux, S. ACS Nano 2011, 5, 1122-1140
96. Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; Qian, W.; El-Sayed, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2115-2120
97. Chen, J. Y.; Wang, D. L.; Xi, J. F.; Au, L.; Siekkinen, A.; Warsen, A.; Li, Z. Y.; Zhang, H.; Xia, Y. N.; Li, X. D. Nano Lett. 2007, 7, 1318-1322
98. von Maltzahn, G.; Park, J. H.; Agrawal, A.; Bandaru, N. K.; Das, S. K.; Sailor, M. J.; Bhatia, S. N. Cancer Res. 2009, 69, 3892-3900
99. Fan, Z.; Shelton, M.; Singh, A. k.; Senapati, D.; Khan, S. A.; Ray, P. C. ACS Nano 2012, 6, 1065-1073
100. Barbey, R.; Lavanant, L.; Paripovic, D.; Schüwer, N.; Sugnaux, C.; Tugulu, S.; Klok, H. A. Chem. Rev. 2009, 109, 5437-5527
101. Li, C.; Hu, J.; Liu, T.; Liu, S. Macromolecules 2011, 44, 429-431
102. Matsumoto, A.; Ikeda, S.; Harada, A.; Kataoka, K. Biomacromolecules 2003, 4, 1410-1416
103. Duan, H. W.; Wang, D. A.; Kurth, D. G.; Möhwald, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 5639-5642
104. Wustholz, K. L.; Henry, A.; McMahon, J. M.; Freeman, R. G.; Valley, N.; Piotti, M. E.; Natan, M. J.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10903-10910
105. Osberg, K. D.; Rycenga, M.; Harris, N.; Schmucker, A. L.; Langille, M. R.; Schatz, G. C.; Mirkin, C. A. Nano Lett. 2012, 12, 3828-3832
106. Liu, A. P.; Peng, S.; Soo, J. C.; Kuang, M.; Chen, P.; Duan, H. W. Anal. Chem. 2011, 83, 1124-1130