Cytotoxicity of surface-functionalized silicon and germanium nanoparticles: The dominant role of surface charges

Nanoscale

Volumn 5, Issue 11, 2013, Pages 4870-4883

  Bhattacharjee, Sourav ^a   Rietjens, Ivonne M C M ^a   Singh, Mani P ^b   Atkins, Tonya M ^b   Purkait, Tapas K ^c   Xu, Zejing ^c   Regli, Sarah ^d   Shukaliak, Amber ^d   Clark, Rhett J ^d   Mitchell, Brian S ^c   Alink, Gerrit M ^a   Marcelis, Antonius T M ^a   Fink, Mark J ^c   Veinot, Jonathan G C ^d   Kauzlarich, Susan M ^b   Zuilhof, Han ^a  

^a WAGENINGEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c Tulane University   (United States)

^d UNIVERSITY OF ALBERTA   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALVEOLAR MACROPHAGES; CELLULAR INTERACTION; FUNCTIONALIZATIONS; MITOCHONDRIAL MEMBRANE POTENTIAL; NANOPARTICLE (NPS); PHYSICAL CHARACTERISTICS; SURFACE CHARACTERISTICS; SURFACE COATINGS;

COATINGS; GERMANIUM; MAGNESIUM PRINTING PLATES; MANGANESE; MITOCHONDRIA; NANOPARTICLES; SILICA; SILICON; SURFACE CHARGE; TOXICITY;

CYTOTOXICITY;

ADENOSINE TRIPHOSPHATE; CALCIUM; CASPASE 3; DEXTRAN; GERMANIUM; MACROGOL DERIVATIVE; MANGANESE; METAL NANOPARTICLE; REACTIVE OXYGEN METABOLITE; SILICON DIOXIDE; TUMOR NECROSIS FACTOR ALPHA;

ANIMAL; ARTICLE; CELL LINE; CELL STRAIN CACO 2; CHEMISTRY; DRUG EFFECT; HUMAN; METABOLISM; MITOCHONDRIAL MEMBRANE POTENTIAL; MITOCHONDRION; RAT; SURFACE PROPERTY; CACO 2 CELL LINE; DRUG EFFECTS; TOXICITY;

ADENOSINE TRIPHOSPHATE; ANIMALS; CACO-2 CELLS; CALCIUM; CASPASE 3; CELL LINE; DEXTRANS; GERMANIUM; HUMANS; MANGANESE; MEMBRANE POTENTIAL, MITOCHONDRIAL; METAL NANOPARTICLES; MITOCHONDRIA; POLYETHYLENE GLYCOLS; RATS; REACTIVE OXYGEN SPECIES; SILICON DIOXIDE; SURFACE PROPERTIES; TUMOR NECROSIS FACTOR-ALPHA;

EID: 84878144733     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3nr34266b     Document Type: Article

References (90)

1. X. L. Luo A. Morrin A. J. Killard M. R. Smyth Electroanalysis 2006 18 319 326
2. J. H. Lee Y. M. Huh Y. Jun J. Seo J. Jang H. T. Song S. Kim E. J. Cho H. G. Yoon J. S. Suh J. Cheon Nat. Med. 2007 13 95 99
3. L. Zhang F. X. Gu J. M. Chan A. Z. Wang R. S. Langer O. C. Farokhzad Clin. Pharmacol. Ther. 2007 83 761 769
4. C. Buzea I. Pacheco K. Robbie Biointerphases 2007 2 MR17 MR71
5. S. Lanone F. Rogerieux J. Geys A. Dupont E. Maillot-Marechal J. Boczkowski G. Lacroix P. Hoet Part. Fibre Toxicol. 2009 6
6. A. M. Iga J. H. P. Robertson M. C. Winslet A. M. Seifalian J. Biomed. Biotechnol. 2007 76087
7. Y. Xing J. H. Rao Cancer Biomarkers 2008 4 307 319
8. E. J. Anglin L. Cheng W. R. Freeman M. J. Sailor Adv. Drug Delivery Rev. 2008 60 1266 1277
9. J. Fan P. K. Chu Small 2010 6 2080 2098
10. M. Rosso-Vasic E. Spruijt Z. Popovic K. Overgaag B. van Lagen B. Grandidier D. Vanmaekelbergh D. Dominguez-Gutierrez L. De Cola H. Zuilhof J. Mater. Chem. 2009 19 5926 5933
11. T. Oku T. Nakayama M. Kuno Y. Nozue L. R. Wallenberg K. Niihara K. Suganuma Mater. Sci. Eng., B 2000 74 242 247
12. S. Bhattacharjee D. Ershov J. v. d. Gucht G. M. Alink I. M. C. M. Rietjens H. Zuilhof A. T. M. Marcelis Nanotoxicology 2013 7 71 84
13. S. Chandra P. Das S. Bag D. Laha P. Pramanik Nanoscale 2011 3 1533 1540
14. N. K. Hon Z. Shaposhnik E. D. Diebold F. Tamanoi B. Jalali J. Biomed. Mater. Res., Part A 2012 100 3416 3421
15. A. M. Derfus W. C. W. Chan S. N. Bhatia Nano Lett. 2004 4 11 18
16. J. F. Popplewell S. J. King J. P. Day P. Ackrill L. K. Fifield R. G. Cresswell M. L. Di Tada K. Liu J. Inorg. Biochem. 1998 69 177 180
17. H. S. Choi W. Liu P. Misra E. Tanaka J. P. Zimmer B. I. Ipe M. G. Bawendi J. V. Frangioni Nat. Biotechnol. 2007 25 1165 1170
18. M. Rosso-Vasic E. Spruijt B. van Lagen L. De Cola H. Zuilhof Small 2008 4 1835 1841
19. J. H. Warner A. Hoshino K. Yamamoto R. D. Tilley Angew. Chem., Int. Ed. 2005 44 4550 4554
20. S. Bhattacharjee L. H. J. de Haan N. M. Evers X. Jiang A. T. M. Marcelis H. Zuilhof I. M. C. M. Rietjens G. M. Alink Part. Fibre Toxicol. 2010 7 25
21. L. Ruizendaal S. Bhattacharjee K. Pournazari M. Rosso-Vasic L. H. J. de Haan G. M. Alink A. T. M. Marcelis H. Zuilhof Nanotoxicology 2009 3 339 347
22. K.-Q. Peng X. Wang L. Li X.-L. Wu S.-T. Lee J. Am. Chem. Soc. 2010 132 6872 6873
23. A. Shiohara S. Prabakar A. Faramus C.-Y. Hsu P.-S. Lai P. T. Northcote R. D. Tilley Nanoscale 2011 3 3364 3370
24. A. Shiohara S. Hanada S. Prabakar K. Fujioka T. H. Lim K. Yamamoto P. T. Northcote R. D. Tilley J. Am. Chem. Soc. 2009 132 248 253
25. S. Prabakar A. Shiohara S. Hanada K. Fujioka K. Yamamoto R. D. Tilley Chem. Mater. 2009 22 482 486
26. F. Maier-Flaig E. J. Henderson S. Valouch S. Klinkhammer C. Kübel G. A. Ozin U. Lemmer Chem. Phys. 2012 405 175 180
27. R. Anthony U. Kortshagen Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 80 115407
28. C.-Y. Liu Z. C. Holman U. R. Kortshagen Nano Lett. 2008 9 449 452
29. A. R. Stegner R. N. Pereira R. Lechner K. Klein H. Wiggers M. Stutzmann M. S. Brandt Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 80 165326
30. A. Gupta M. T. Swihart H. Wiggers Adv. Funct. Mater. 2009 19 696 703
31. F. Erogbogbo K.-T. Yong I. Roy R. Hu W.-C. Law W. Zhao H. Ding F. Wu R. Kumar M. T. Swihart P. N. Prasad ACS Nano 2010 5 413 423
32. K. Dohnalová A. Fučíková C. P. Umesh J. Humpolíčková J. M. J. Paulusse J. Valenta H. Zuilhof M. Hof T. Gregorkiewicz Small 2012 8 3185 3191
33. J. Wang Y. Liu F. Peng C. Chen Y. He H. Ma L. Cao S. Sun Small 2012 8 2430 2435
34. A. Shiohara S. Hanada S. Prabakar K. Fujioka T. H. Lim K. Yamamoto P. T. Northcote R. D. Tilley J. Am. Chem. Soc. 2009 132 248 253
35. A. Asati S. Santra C. Kaittanis J. M. Perez ACS Nano 2010 4 5321 5331
36. N. M. Schaeublin L. K. Braydich-Stolle A. M. Schrand J. M. Miller J. Hutchison J. J. Schlager S. M. Hussain Nanoscale 2011 3 410 420
37. A. M. El Badawy R. G. Silva B. Morris K. G. Scheckel M. T. Suidan T. M. Tolaymat Environ. Sci. Technol. 2010 45 283 287
38. N. Shirahata Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 7284 7294
39. J. R. Siekierzycka M. Rosso-Vasic H. Zuilhof A. M. Brouwer J. Phys. Chem. C 2011 115 20888 20895
40. N. H. Alsharif C. E. M. Berger S. S. Varanasi Y. Chao B. R. Horrocks H. K. Datta Small 2009 5 221 228
41. A. M. Scherbart J. Langer A. Bushmelev D. van Berlo P. Haberzettl F. J. van Schooten A. M. Schmidt C. R. Rose R. P. F. Schins C. Albrecht Part. Fibre Toxicol. 2011 8 31
42. A. Nel T. Xia L. Mädler N. Li Science 2006 311 622 627
43. X. Zhu J. Zhou Z. Cai Mar. Pollut. Bull. 2011 63 334 338
44. T. Xia M. Kovochich M. Liong J. I. Zink A. E. Nel ACS Nano 2007 2 85 96
45. T. Xia M. Kovochich M. Liong L. Mädler B. Gilbert H. Shi J. I. Yeh J. I. Zink A. E. Nel ACS Nano 2008 2 2121 2134
46. C. Uboldi D. Bonacchi G. Lorenzi M. I. Hermanns C. Pohl G. Baldi R. E. Unger C. J. Kirkpatrick Part. Fibre Toxicol. 2009 6 18
47. M. Simon P. Barberet M.-H. Delville P. Moretto H. Seznec Nanotoxicology 2011 5 125 139
48. T. Xia M. Kovochich J. Brant M. Hotze J. Sempf T. Oberley C. Sioutas J. I. Yeh M. R. Wiesner A. E. Nel Nano Lett. 2006 6 1794 1807
49. X. Zhang M. Brynda R. D. Britt E. C. Carroll D. S. Larsen A. Y. Louie S. M. Kauzlarich J. Am. Chem. Soc. 2007 129 10668 10669
50. X. M. Zhang, D. Neiner, S. Z. Wang, A. Y. Louie and S. M. Kauzlarich, Colloidal Quantum Dots for Biomedical Applications II, 2007, vol. 6448, p. 44804
51. C. M. Hessel M. R. Rasch J. L. Hueso B. W. Goodfellow V. A. Akhavan P. Puvanakrishnan J. W. Tunnel B. A. Korgel Small 2010 6 2026 2034
52. A. S. Heintz M. J. Fink B. S. Mitchell Adv. Mater. 2007 19 3984 3988
53. R. J. Clark M. K. M. Dang J. G. C. Veinot Langmuir 2010 26 15657 15664
54. S. Regli J. A. Kelly J. G. C. Veinot Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2011 1359 149 154
55. Y. Hoshino H. Koide K. Furuya W. W. Haberaecker S.-H. Lee T. Kodama H. Kanazawa N. Oku K. J. Shea Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 33 38
56. P. Rivera Gil G. Oberdörster A. Elder V. Puntes W. J. Parak ACS Nano 2010 4 5527 5531
57. W. Lin Y.-w. Huang X.-D. Zhou Y. Ma Toxicol. Appl. Pharmacol. 2006 217 252 259
58. T. Yu A. Malugin H. Ghandehari ACS Nano 2011 5 5717 5728
59. B. R. Prasad N. Nikolskaya D. Connolly T. J. Smith S. J. Byrne V. A. Gerard Y. K. Gun'ko Y. Rochev J. Nanobiotechnol. 2010 8 7
60. A. E. Nel L. Madler D. Velegol T. Xia E. M. V. Hoek P. Somasundaran F. Klaessig V. Castranova M. Thompson Nat. Mater. 2009 8 543 557
61. H. Tazawa C. Fujita K. Machida H. Osada Y. Ohta Arch. Biochem. Biophys. 2009 481 59 64
62. P. V. AshaRani G. Low Kah Mun M. P. Hande S. Valiyaveettil ACS Nano 2008 3 279 290
63. A. M. Schrand M. F. Rahman S. M. Hussain J. J. Schlager D. A. Smith A. F. Syed WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology 2010 2 544 568
64. S. Mura H. Hillaireau J. Nicolas B. Le Droumaguet C. Gueutin S. Zanna N. Tsapis E. Fattal Int. J. Nanomed. 2011 6 2591 2605
65. S. Bhattacharjee D. Ershov M. A. Islam A. M. Kämpfer J. v. d. Gucht G. M. Alink A. T. M. Marcelis H. Zuilhof I. M. C. M. Rietjens Nanotoxicology 2013
66. A. Verma F. Stellacci Small 2010 6 12 21
67. Y. Pan S. Neuss A. Leifert M. Fischler F. Wen U. Simon G. Schmid W. Brandau W. Jahnen-Dechent Small 2007 3 1941 1949
68. B. M. Prabhu S. F. Ali R. C. Murdock S. M. Hussain M. Srivatsan Nanotoxicology 2010 4 150 160
69. Y.-S. Lin C. L. Haynes J. Am. Chem. Soc. 2010 132 4834 4842
70. S. Bhattacharjee D. Ershov K. Fytianos J. v. d. Gucht G. M. Alink I. M. C. M. Rietjens A. T. M. Marcelis H. Zuilhof Part. Fibre Toxicol. 2012 9 11
71. K. Jiang D. Fan Y. Belabassi G. Akkaraju J.-L. Montchamp J. L. Coffer ACS Appl. Mater. Interfaces 2008 1 266 269
72. M. Auffan J. Rose J.-Y. Bottero G. V. Lowry J.-P. Jolivet M. R. Wiesner Nat. Nanotechnol. 2009 4 634 641
73. H. Bouwmeester J. Poortman R. J. Peters E. Wijma E. Kramer S. Makama K. Puspitaninganindita H. J. P. Marvin A. A. C. M. Peijnenburg P. J. M. Hendriksen ACS Nano 2011 5 4091 4103
74. M. A. Voinov J. O. S. Pagán E. Morrison T. I. Smirnova A. I. Smirnov J. Am. Chem. Soc. 2010 133 35 41
75. N. Singh G. J. Jenkins R. Asadi S. H. Doak Nano Rev 2010 1 5358
76. Y. Jin S. Kannan M. Wu J. X. Zhao Chem. Res. Toxicol. 2007 20 1126 1133
77. I. Lynch A. Salvati K. A. Dawson Nat. Nanotechnol. 2009 4 546 547
78. R. Vácha F. J. Martinez-Veracoechea D. Frenkel Nano Lett. 2011 11 5391 5395
79. D. Kleiner E. Fitzke Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 1981 641 138 147
80. C. M. Goodman C. D. McCusker T. Yilmaz V. M. Rotello Bioconjugate Chem. 2004 15 897 900
81. P. Ariano P. Zamburlin A. Gilardino R. Mortera B. Onida M. Tomatis M. Ghiazza B. Fubini D. Lovisolo Small 2011 7 766 774
82. D. Napierska L. C. J. Thomassen D. Lison J. A. Martens P. H. Hoet Part. Fibre Toxicol. 2010 7 39
83. R. K. Merchant M. W. Peterson G. W. Hunninghake J. Appl. Physiol. 1990 68 1354 1359
84. J. Chen L. C. Armstrong S. J. Liu J. E. Gerriets J. A. Last Toxicol. Appl. Pharmacol. 1991 111 211 220
85. R. P. F. Schins R. Duffin D. Hohr A. M. Knaapen T. M. Shi C. Weishaupt V. Stone K. Donaldson P. J. A. Borm Chem. Res. Toxicol. 2002 15 1166 1173
86. R. Kedmi N. Ben-Arie D. Peer Biomaterials 2010 31 6867 6875
87. K. Zwiorek C. Bourquin J. Battiany G. Winter S. Endres G. Hartmann C. Coester Pharm. Res. 2008 25 551 562
88. Y. Liu W. Li F. Lao Y. Liu L. Wang R. Bai Y. Zhao C. Chen Biomaterials 2011 32 8291 8303
89. S. Zhang J. Li G. Lykotrafitis G. Bao S. Suresh Adv. Mater. 2009 21 419 424
90. M. Auffan J. Rose M. R. Wiesner J.-Y. Bottero Environ. Pollut. 2009 157 1127 1133