Designing responsive microgels for drug delivery applications

Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry

Volumn 51, Issue 14, 2013, Pages 3027-3043

  Smeets, Niels M B ^a   Hoare, Todd ^a  

^a MCMASTER UNIVERSITY   (Canada)

Author keywords

biological applications of polymers; colloids; drug delivery systems; microgels; stimuli sensitive polymers

Indexed keywords

BIOLOGICAL APPLICATIONS OF POLYMER; BIOLOGICAL PARAMETER; DRUG DELIVERY APPLICATIONS; DRUG DELIVERY SYSTEM; KEY DESIGN PARAMETERS; MICRO-GELS; STIMULI-SENSITIVE POLYMERS; THERMALLY RESPONSIVE POLYMER;

COLLOIDS; DRUG DELIVERY; PHYSIOLOGICAL MODELS; POLYMERS;

GELS;

EID: 84878883925     PISSN: 0887624X     EISSN: 10990518     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pola.26707     Document Type: Article

References (146)

1. R. H. Pelton, In Hydrogel Micro and Nanoparticles, 1st ed.;, L. A. Lyon, M. J. Serpe, Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2012; Foreword, pp XX-XIX.
2. R. H. Pelton, Adv. Colloid Interface Sci. 2000, 85, 1-33.
3. J.-F. Lutz, Adv. Mater. 2011, 23, 2237-2243.
4. J. Ramos, A. Imaz, J. Forcada, Polym. Chem. 2012, 3, 852-856.
5. W. H. de Jong, P. A. J. Born, Nanomedicine 2008, 3, 133-149.
6. T. Hoare, R. Pelton, Macromolecules 2004, 37, 2544-2550.
7. Recent examples include: (a), T. Y. Jiang, C. F. Zukoski, Langmuir 2012, 28, 6760-6768
8. (b), G. Q. Liu, X. L. Li, S. D. Xiong, L. Li, P. K. Chu, K. W. K. Yeung, S. L. Wu, S. Z. Xu, Colloid Polym. Sci. 2012, 290, 349-357; or
9. (c), A. Imaz, J. Forcada, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2011, 49, 3218-3227.
10. T. Hoare, R. Pelton, Biomacromolecules 2008, 9, 733-740.
11. T. Hoare, R. Pelton, Macromolecules 2007, 40, 670-678.
12. C. Ancla, V. Lapeyre, I. Gosse, B. Catargi, V. Ravaine, Langmuir 2011, 27, 12693-12701.
13. Recent examples include: (a), C. D. Sorell, M. J. Serpe, Anal. Bioanal. Chem. 2012, 402, 2385-2393; or
14. (b), A. Bitar, H. Fessi, A. Elaissari, J. Biomed. Nanotechnol. 2012, 8, 709-719.
15. S. H. Choi, J. J. Yoon, T. G. Park, J. Colloid Interface Sci. 2002, 251, 57-63.
16. H. Kirsebom, I. Y. Galaev, B. Mattiasson, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2010, 49, 173-178.
17. L. A. Lyon, In Hydrogel Micro and Nanoparticles, 1st Ed;, L. A. Lyon, M. J. Serpe, Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2012; Chapter 9, pp 209-236.
18. A. Pich, W. Richtering, Adv. Polym. Sci. 2010, 234, 1-37.
19. R. H. Pelton, P. Chibante, Colloids Surf. 1986, 20, 247-256.
20. T. Hoare, D. McLean, J. Phys. Chem. 2006, 110, 20327-20336.
21. M. H. Smith, L. A. Lyon, Acc. Chem. Res. 2012, 45, 985-993.
22. J. K. Oh, R. Drumright, D. J. Siegwart, K. Matyjaszewski, Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 448-477.
23. J. K. Oh, D. J. Siegwart, H. Lee, G. Sherwood, L. Peteanu, J. O. Hollinger, K. Kataoka, K. Matyjaszewski, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5939-5949.
24. W. Li, K. Matyjaszewski, Polym. Chem. 2012, 3, 1813-1819.
25. H. Dong, K. Matyjaszewski, Macromolecules 2010, 43, 4623-4628.
26. M. A. M. Olivera, C. Boyer, M. Nele, J. C. Pinto, P. B. Zetterlund, T. P. Davis, Macromolecules 2011, 44, 7167-7175.
27. S. E. Averick, A. J. D. Magenau, A. Simakova, B. F. Woodman, A. Seong, R. A. Mehl, K. Matyjaszewski, Polym. Chem. 2011, 2, 1476-1478.
28. W. J. Duncanson, T. Lin, A. R. Abate, S. Seiffert, R. K. Shah, D. A. Weitz, Lab Chip 2012, 12, 2135-2145.
29. H. Zhang, E. Tumarkin, R. Peerani, Z. Nie, R. M. A. Sullan, G. C. Walker, E. Kumacheva, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12205-12210.
30. S. Seiffert, D. A. Weitz, Polymer 2010, 51, 5883-5889.
31. S. Seiffert, Macromol. Rapid Commun. 2012, 33, 1286-1293.
32. D. Velasco, E. Tumarkin, E. Kumacheva, Small 2012, 8, 1633-1642.
33. S. Mitragoni, J. Lahann, Nat. Mater. 2009, 8, 15-23.
34. See for example: (a), D. Asgeirsson, D. Venturoli, B. Rippe, C. Rippe, Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2006, 291, 1083-1089
35. (b), C. Rippe, A. Rippe, O. Torffvit, B. Rippe, Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2007, 293, 1533-1538; or
36. (c), A. H. Salmon, I. Toma, A. Sipos, P. R. Muston, S. J. Harper, D. O. Bates, C. R. Neal, J. Peti-Peterdi, Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2007, 293, 1777-1786.
37. G. R. Hendrickson, L. A. Lyon, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2193-2197.
38. See for example: (a), J. Rejman, V. Oberle, I. S. Zuhorn, D. Hoekstra, Biochem. J. 2004, 377, 159-169; or
39. R. C. May, L. M. Machesky, J. Cell Sci. 2001, 114, 1061-1077.
40. Y. Matsumura, H. Maeda, Cancer Res. 1986, 46, 6387-6392.
41. S. K. Hobbs, W. L. Monsky, F. Yuan, W. G. Robberts, L. Griffith, V. P. Torchilin, R. K. Jain, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 4607-4612.
42. K. Ogarawa, M. Yoshida, K. Furumoto, Y. Takakura, M. Hashida, K. Higaki, T. Kimura, J. Drug Target. 1999, 7, 213-221.
43. S. Wohlfart, S. Gelperina, J. Kreuter, J. Control. Release 2012, 161, 264-273.
44. T. Hoare, S. Young, M. W. Lawlor, D. S. Kohane, Acta Biomater. 2012, 8, 3596-3605.
45. W. McPhee, K. C. Tam, R. Pelton, J. Colloid Interface Sci. 1993, 156, 24-30.
46. E. Pöselt, C. Schmidtke, S. Fischer, K. Peldschus, J. Salamon, H. Kloust, H. Tran, A. Pietsch, M. Heine, G. Adam, U. Schumacher, C. Wagener, S. Förster, H. Weller, ACS Nano 2012, 6, 3346-3355.
47. Y. Chan, V. Bulmus, M. H. Zareie, F. L. Byrne, L. Barner, M. Kavallaris, J. Control. Release 2006, 115, 197-207.
48. C. D. Jones, L. A. Lyon, Macromolecules 2000, 33, 8301-8306.
49. W. H. Blackburn, L. A. Lyon, Colloid Polym. Sci. 2008, 286, 563-569.
50. C. D. Jones, L. A. Lyon, Macromolecules 2003, 36, 1988-1993.
51. D. Suzuki, J. G. McGrath, H. Kawaguchi, L. A. Lyon, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 5667-5672.
52. Y. Lu, M. Ballauff, Prog. Polym. Sci. 2011, 36, 767-792.
53. N. Welsch, A. L. Becker, J. Dzubiella, M. Ballauff, Soft Matter 2012, 8, 1428-1436.
54. N. Singh, L. A. Lyon, Chem. Mater. 2007, 19, 719-726.
55. S. Wu, J. Dzubiella, J. Kaiser, M. Drechsler, X. H. Guo, M. Ballauff, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2229-2233.
56. S. M. Zhang, L. N. Zhang, B. F. He, S. Z. Wu, Nanotechnology 2008, 19, 325608.
57. W. H. Blackburn, E. B. Dickerson, M. H. Smith, J. F. McDonald, L. A. Lyon, Bioconjug. Chem. 2009, 20, 960-968.
58. X. Hu, Z. Tong, L. A. Lyon, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11470-11472.
59. M. H. Smith, E. S. Herman, L. A. Lyon, J. Phys. Chem. B 2011, 115, 3761-3764.
60. Y. Hu, Q. Wang, J. Wang, J. Zhu, H. Wang, Y. Yang, Biomicrofluidics 2012, 6, 026502.
61. R. K. Shah, J.-W. Kim, J. J. Agresti, D. A. Weitz, L.-Y. Chu, Soft Matter 2008, 4, 2303-2309.
62. See for example: (a), M. Karg, I. Pastoriza-Santos, B. Rodriguez-Gonzalez, R. von Klitzing, S. Wellert, T. Hellweg, Langmuir 2008, 24, 6300-6306
63. (b), B. H. Tan, K. C. Tam, Y. C. Lam, C. B. Tan, Langmuir 2004, 20, 11380-11386; or
64. (c), V. Butun, A. Atay, C. Tuncer, Y. Bas, Langmuir 2011, 27, 12657-12665.
65. See for example: (a), J. Yin, H. Hu, Y. Wu, S. Liu, Polym. Chem. 2011, 2, 363-371; or
66. (b), A. Garcia, M. Marquez, T. Cai, R. Rosario, Z. Hu, D. Gust, M. Hayes, S. A. Vail, C.-D. Park, Langmuir 2007, 23, 224-229.
67. See for example: (a), C. Dagallier, H. Dietsch, P. Schurtenberger, F. Scheffold, Soft Matter 2010, 6, 2174-2177; or
68. (a), S. Bhattacharya, F. Eckert, V. Boyko, A. Pich, Small 2007, 3, 650-657.
69. P. D. Thornton, R. J. Mart, R. V. Ulijn, Adv. Mater. 2007, 9, 1252-1256.
70. P. D. Thornton, R. J. Mart, S. J. Webb, R. V. Ulijn, Soft Matter 2008, 4, 821-827.
71. T. O. McDonald, H. Qu, B. R. Saunders, R. V. Ulijn, Soft Matter 2009, 5, 1728-1734.
72. K. Zhang, X. Y. Wu, J. Control. Release 2002, 80, 169-178.
73. F. Danhier, O. Feron, V. Préat, J. Control. Release 2010, 148, 135-146.
74. E. S. Lee, Z. Gao, Y. H. Bae, J. Control. Release 2008, 132, 164-170.
75. C. S. Pillay, E. Elliott, C. Dennison, Biochem. J. 2002, 363, 417-429.
76. N. Murthy, Y. X. Thng, S. Schuck, M. C. Xu, J. M. J. Frechet, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12398-12399.
77. N. Murthy, M. C. Xu, S. Schuck, J. Kunisawa, N. Shastri, J. M. J. Frechet, Proc. Natl. Acad. Sci.USA 2003, 100, 4995-5000.
78. N. Metz, P. Theato, Macromolecules 2009, 42, 37-39.
79. K. Ulbrich, V. Subr, L. W. Seymour, R. Duncan, J. Control. Release 1993, 24, 181-190.
80. T. Neuberger, B. Schöpf, H. Hofmann, M. Hofmann, B. von Rechenberg, J. Magn. Magn. Mater. 2005, 293, 483-496.
81. T. Hoare, J. Santamaria, G. F. Goya, S. Irusta, D. Lin, S. Lau, R. Padera, R. Langer, D. S. Kohane, Nano Lett. 2009, 9, 3651-3657.
82. T. Hoare, B. P. Timko, J. Santamaria, G. F. Goya, S. Irusta, S. Lau, C. F. Stefanescu, D. Lin, R. Langer, D. S. Kohane, Nano Lett. 2011, 11, 1395-1400.
83. H. Dong, V. Mantha, K. Matyjaszewski, Chem. Mater. 2009, 21, 3965-3972.
84. C. Echeverria, C. Mijangos, Langmuir 2011, 27, 8027-8035.
85. A. Pich, S. Bhattacharya, Y. Lu, V. Boyko, H.-J. P. Adler, Langmuir 2004, 20, 10706-10711.
86. I. Gorelikov, L. M. Field, E. Kumacheva, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15938-15939.
87. T. Kawano, Y. Niidome, T. Mori, Y. Katayama, T. Niidome, Bioconjug. Chem. 2009, 20, 209-212.
88. G. Pasut, F. M. Veronese, Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 933-961.
89. See for example: (a), G. Y. Liu, Q. Qiu, Z. S. An, Polym. Chem. 2012, 3, 504-513; or
90. (b), W. Q. Shen, Y. L. Chang, G. Y. Liu, H. F. Wang, A. N. Cao,;, Z. S. An, Macromolecules 2011, 44, 2524-2530.
91. J. C. Gaulding, A. B. South, L. A. Lyon, Colloid Polym. Sci. 2012, advance article.
92. W. A. Kleinman, J. P. Richie Jr, Biochem. Pharmacol. 2000, 60, 19-29.
93. G. Saito, J. A. Swanson, K.-D. Lee, Adv. Drug. Deliv. Rev. 2003, 55, 199-215.
94. (a), M. Patenaude, T. Hoare, Macro Lett. 2012, 1, 409-413
95. (b), M. Patenaude, T. Hoare, Biomacromolecules 2012, 13, 369-378.
96. L. R. B. Kesselman, S. Shinwary, P. R. Selvaganapathy, T. Hoare, Small 2012, 8, 1092-1098.
97. J. Kalia, R. T. Raines, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7523-7526.
98. J. K. Oh, D. I. Lee, J. M. Park, Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 1261-1282.
99. W. Cao, J. M. Chan, O. C. Farokhzad, Mol. Pharm. 2010, 7, 1913-1920.
100. Z.-Y. Qiao, F.-S. Zhang, D.-H. Du, Z.-C. Liang, J. Li, J. Control. Release 2011, 152, 57-66.
101. D. Sivakumaran, D. Maitland, T. Hoare, Biomacromolecules 2011, 12, 4112-4120.
102. M. J. J. Snowden, Chem. Soc. Chem. Commun. 1992, 11, 803-804.
103. C. M. Nolan, L. T. Gelbaum, L. A. Lyon, Biomacromolecules 2006, 7, 2918-2922.
104. D. Huo, Y. Li, T. Kobayashi, Adv. Mater. Res. 2006, 11-12, 299-302.
105. J. Y. Wu, S. Q. Liu, P. W. Heng, Y. Y. Yang, J. Control. Release 2005, 102, 361-372.
106. G. M. Eichenbaum, P. F. Kiser, A. V. Dobrynin, S. A. Simon, D. Needham, Macromolecules 1999, 32, 4867-4878.
107. G. M. Eichenbaum, P. F. Kiser, D. Shah, S. A. Simon, D. Needham, Macromolecules 1999, 32, 8996-9006.
108. T. Hoare, R. Pelton, Langmuir 2008, 24, 1005-1012.
109. T. Hoare, D. McLean, Macromol. Theory Sim. 2006, 15, 619-632.
110. T. Hoare, R. Pelton, Langmuir 2006, 22, 7342-7350.
111. T. Hoare, R. Pelton, J. Colloid Interface Sci. 2006, 303, 109-116.
112. T. Hoare, R. Pelton, Polymer 2005, 46, 1139-1150.
113. P. Sheikholeslami, C. M. Ewaschuk, S. U. Ahmed, B. Greenlay, T. Hoare, Colloid Polym. Sci. 2012, 290, 1181-1192.
114. T. Hoare, D. Sivakumaran, C. F. Stefanescu, M. W. Lawlor, D. S. Kohane, Acta Biomater. 2012, 8, 1450-1458.
115. Y.-Y. Liu, X.-D. Fan, T. Kang, L. Sun, Macromol. Rapid Commun. 2004, 25, 1912-1916.
116. E. R. Gillies, A. P. Goodwin, J. M. Fréchet, J. Bioconjug. Chem. 2004, 15, 1254-1263.
117. R. S. Greenfield, T. Kaneko, A. Daues, M. A. Edson, K. A. Fitzgerald, L. J. Olech, A. Grattan, G. L. Spitalny, G. R. Brawslawsky, Cancer Res. 1990, 50, 6600-6607.
118. T. Kaneko, D. Willner, I. Monkovic, J. O. Knipe, G. R. Braslawsky, R. S. Greenfield, M. V. Dolatrai, Bioconjug. Chem. 1991, 2, 133-141.
119. N. Larson, H. Ghandehari, Chem. Mater. 2012, 24, 840-853.
120. W. Xiong, W. Wang, Y. Wang, Y. Zhao, H. Chen, H. Xu, X. Yang, Colloid. Surf. B: Biointerfaces 2011, 84, 447-453.
121. J. V. Jokerst, T. Lobovkina, R. N. Zare, S. S. Gambhir, Nanomedicine 2011, 6, 715-728.
122. H. Kawaguchi, K. Fujimoto, Y. Mizuhara, Colloid Polym. Sci. 1992, 270, 53-57.
123. A. Swami, J. Shi, S. Gadde, A. R. Votruba, N. Kolishetti, O. Farokhzad, In Multifunctional Nanoparticles for Drug Delivery Applications;, S. Svenson, R. K. Prud'Homme, Eds.; Springer: USA, 2012; Chapter 2, pp 9-29.
124. A. Pich, S. Berger, O. Ornatsky, V. Baranov, M. A. Winnik, Colloid Polym. Sci. 2009, 287, 269-275.
125. D. Gan, L. A. Lyon, Macromolecules 2002, 35, 9634-9639.
126. C. M. Nolan, C. D. Reyes, J. D. Debord, A. J. García, L. A. Lyon, Biomacromolecules 2005, 6, 2023-2029.
127. T. Cai, M. Marquez, Z. Hu, Langmuir 2007, 23, 8663-8666.
128. T. Cai, G. Wang, S. Thompson, M. Marquez, Z. Hu, Macromolecules 2008, 41, 9508-9512.
129. C. Chi, T. Cai, Z. Hu, Langmuir 2009, 25, 3814-3819.
130. S. Nayak, H. Lee, J. Chmielewski, L. A. Lyon, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10258-10259.
131. N. K. Navani, Y. F. Li, Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 20, 272-281.
132. R. L. Srinivas, S. C. Chapin, P. S. Doyle, Anal. Chem. 2011, 83, 9138-9145.
133. S. Su, M. M. Ali, C. D. M. Filipe, Y. Li, R. Pelton, Biomacromolecules 2008, 9, 935-941.
134. G. Zhou, L. Veron, A. Elaissari, T. Delair, C. Pichot, Polym. Int. 2004, 53, 603-608.
135. C. S. O. Silva, R. P. Baptista, A. M. Santos, J. M. G. Martinho, J. M. S. Carbal, M. A. Taipa, Biotechnol. Lett. 2006, 28, 2019-2025.
136. M. J. Snowden, M. T. Booty, In Encapsulation and Controlled Release;, D. R. Karsa, R. A. Stephenson, Eds.; Royal Society of Chemistry: Cambridge, 1993; p 141.
137. See for example: (a), L. Han, Z. Dong, Y. Qiao, G. B. Kristensen, R. Holm, J. M. Nesland, Z. Suo, Gynecol. Oncol. 2005, 99, 278-286; or
138. D. P. Zelinski, N. D. Zantek, J. C. Steward, A. R. Irizarry, M. S. Kinch, Cancer Res. 2001, 61, 2301-2306.
139. J. Peng, T. Qi, J. Liao, M. Fan, F. Luo, H. Li, Z. Quan, Nanoscale 2012, 4, 2694-2704.
140. S. F. Sun, N. O. del Rosario, J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 1837-1839.
141. See for example: (a), M. Soddemann, W. Richtering, Prog. Colloid Polym. Sci. 2004, 129, 88-94
142. (b), J. Musch, S. Schneider, P. Lindner, W. Richtering, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6309-6314; or
143. (b), J. Meid, T. Friedrich, B. Tieke, P. Lindner, W. Richtering, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 3039-3047.
144. T. Hoare, In Hydrogel Micro and Nanoparticles, 1st ed.;, L. A. Lyon, M. J. Serpe, Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2012; Chapter 12, pp 281-316.
145. D. Sivakumaran, D. Mailtland, T. Oszustowicz, T. Hoare, J. Colloid Interface Sci. 2012, 392, 422-430.
146. Y.-L. Yu, M.-J. Zhang, R. Xie, X.-J. Ju, Y.-J. Wang, S.-W. Pi, L.-Y. Chu, J. Colloid Interface Sci. 2012, 376, 97-106.