Nanomedicine: De novo design of nanodrugs

Nanoscale

Volumn 6, Issue 2, 2014, Pages 663-677

  Yang, Zaixing ^a   Kang, Seung Gu ^b   Zhou, Ruhong ^a,b,c  

^a MEDICAL COLLEGE OF SOOCHOW UNIVERSITY   (China)

^b IBM T J WATSON RESEARCH CENTER   (United States)

^c Och Spine at New York Presbyterian Hospitals   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVE TARGETING; CONVENTIONAL DRUGS; DE NOVO DESIGN; FUTURE DESIGNS; MECHANICAL AND ELECTRICAL PROPERTIES; MOLECULAR LEVELS; MOLECULAR MECHANISM; NANO-CARRIERS;

CELL MEMBRANES; CYTOLOGY; DIAGNOSIS; ELECTRIC PROPERTIES; NANOSCIENCE;

MEDICAL NANOTECHNOLOGY;

ANTIINFECTIVE AGENT; ANTINEOPLASTIC AGENT; DRUG CARRIER; NANOPARTICLE;

CHEMISTRY; DRUG EFFECT; ESCHERICHIA COLI; HUMAN; NANOMEDICINE; NEOPLASM; REVIEW;

ANTI-BACTERIAL AGENTS; ANTINEOPLASTIC AGENTS; DRUG CARRIERS; ESCHERICHIA COLI; HUMANS; NANOMEDICINE; NANOPARTICLES; NEOPLASMS;

EID: 84890834106     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3nr04535h     Document Type: Review

References (143)

1. R. P. Feynmann Eng. Sci. 1960 23 22 36
2. National Science and Technology Council, The National Nanotechnology Initiative-Supplement to the President's 2013 Budget, 2012
3. National Institutes of Health Roadmap for Medical Research: Nanomedicine. 2013, http://commonfund.nih.gov/Nanomedicine/, accessed October 14, 2013
4. T. Lammers S. Aime W. E. Hennink G. Storm F. Kiessling Acc. Chem. Res. 2011 44 1029 1038
5. R. G. Mendes A. Bachmatiuk B. Buchner G. Cuniberti M. H. Rummeli J. Mater. Chem. B 2013 1 401 428
6. S. G. Kang G. Zhou P. Yang Y. Liu B. Sun T. Huynh H. Meng L. Zhao G. Xing C. Chen Y. Zhao R. Zhou Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 15431 15436
7. Y. Tu M. Lv P. Xiu T. Huynh M. Zhang M. Castelli Z. Liu Q. Huang C. Fan H. Fang R. Zhou Nat. Nanotechnol. 2013 8 594 601
8. H. Li Y. Li J. Jiao H. M. Hu Nat. Nanotechnol. 2011 6 645 650
9. Y. Zhang F. Zheng T. Yang W. Zhou Y. Liu N. Man L. Zhang N. Jin Q. Dou Y. Zhang Z. Li L.-P. Wen Nat. Mater. 2012 11 817 826
10. T. L. Doane C. Burda Chem. Soc. Rev. 2012 41 2885 2911
11. D. Yoo J. H. Lee T. H. Shin J. Cheon Acc. Chem. Res. 2011 44 863 874
12. D. W. Northfelt B. J. Dezube J. A. Thommes B. J. Miller M. A. Fischl A. Friedman-Kien L. D. Kaplan C. Du Mond R. D. Mamelok D. H. Henry J. Clin. Oncol. 1998 16 2445 2451
13. T. Safra F. Muggia S. Jeffers D. D. Tsao-Wei S. Groshen O. Lyass R. Henderson G. Berry A. Gabizon Ann. Oncol. 2000 11 1029 1033
14. W. J. Gradishar Expert Opin. Pharmacother. 2006 7 1041 1053
15. J.-W. Yoo D. J. Irvine D. E. Discher S. Mitragotri Nat. Rev. Drug Discovery 2011 10 521 535
16. H. Cabral N. Nishiyama K. Kataoka Acc. Chem. Res. 2011 44 999 1008
17. P. Y. Lee K. K. Y. Wong Curr. Drug Delivery 2011 8 245 253
18. R. K. Jain T. Stylianopoulos Nat. Rev. Clin. Oncol. 2010 7 653 664
19. Y. Matsumura H. Maeda Cancer Res. 1986 46 6387 6392
20. H. Maeda Y. Matsumura Adv. Drug Delivery Rev. 2011 63 129 130
21. P. Carmeliet R. K. Jain Nature 2000 407 249 257
22. M. S. Kaminski M. Tuck J. Estes A. Kolstad C. W. Ross K. Zasadny D. Regan P. Kison S. Fisher S. Kroll R. L. Wahl N. Engl. J. Med. 2005 352 441 449
23. L. Brannon-Peppas J. O. Blanchette Adv. Drug Delivery Rev. 2004 56 1649 1659
24. R. K. Jain J. J. Lee D. Hong M. Markman J. Gong A. Naing J. Wheler R. Kurzrock Clin. Cancer Res. 2010 16 1289 1297
25. C. Cha S. R. Shin N. Annabi M. R. Dokmeci A. Khademhosseini ACS Nano 2013 7 2891 2897
26. R. Bakry R. M. Vallant M. Najam-ul-Haq M. Rainer Z. Szabo C. W. Huck G. K. Bonn Int. J. Nanomed. 2007 2 639 649
27. P. Anilkumar F. Lu L. Cao P. G. Luo J. H. Liu S. Sahu K. N. Tackett Y. Wang Y. P. Sun Curr. Med. Chem. 2011 18 2045 2059
28. P. Chawla V. Chawla R. Maheshwari S. A. Saraf S. K. Saraf Mini-Rev. Med. Chem. 2010 10 662 677
29. X. Cai H. Jia Z. Liu B. Hou C. Luo Z. Feng W. Li J. Liu J. Neurosci. Res. 2008 86 3622 3634
30. V. Bogdanovic K. Stankov I. Icevic D. Zikic A. Nikolic S. Solajic A. Djordjevic G. Bogdanovic J. Radiat. Res. 2008 49 321 327
31. J. M. Ashcroft D. A. Tsyboulski K. B. Hartman T. Y. Zakharian J. W. Marks R. B. Weisman M. G. Rosenblum L. J. Wilson Chem. Commun. 2006 3004 3006
32. X. Lu L. Feng T. Akasaka S. Nagase Chem. Soc. Rev. 2012 41 7723 7760
33. H. Kato Y. Kanazawa M. Okumura A. Taninaka T. Yokawa H. Shinohara J. Am. Chem. Soc. 2003 125 4391 4397
34. M. Mikawa H. Kato M. Okumura M. Narazaki Y. Kanazawa N. Miwa H. Shinohara Bioconjugate Chem. 2001 12 510 514
35. C. Chen G. Xing J. Wang Y. Zhao B. Li J. Tang G. Jia T. Wang J. Sun L. Xing H. Yuan Y. Gao H. Meng Z. Chen F. Zhao Z. Chai X. Fang Nano Lett. 2005 5 2050 2057
36. J. J. Yin F. Lao J. Meng P. P. Fu Y. Zhao G. Xing X. Gao B. Sun P. C. Wang C. Chen X. J. Liang Mol. Pharmacol. 2008 74 1132 1140
37. H. Meng G. Xing B. Sun F. Zhao H. Lei W. Li Y. Song Z. Chen H. Yuan X. Wang J. Long C. Chen X. Liang N. Zhang Z. Chai Y. Zhao ACS Nano 2010 4 2773 2783
38. D. Yang Y. Zhao H. Guo Y. Li P. Tewary G. Xing W. Hou J. J. Oppenheim N. Zhang ACS Nano 2010 4 1178 1186
39. G. Zuo Q. Huang G. Wei R. Zhou H. Fang ACS Nano 2010 4 7508 7514
40. C. Ge J. Du L. Zhao L. Wang Y. Liu D. Li Y. Yang R. Zhou Y. Zhao Z. Chai C. Chen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 16968 16973
41. G. Zuo X. Zhou Q. Huang H. P. Fang R. H. Zhou J. Phys. Chem. C 2011 115 23323 23328
42. J. A. Jacobsen J. L. Major Jourden M. T. Miller S. M. Cohen Biochim. Biophys. Acta 2010 1803 72 94
43. Y. Zhao G. Xing Z. Chai Nat. Nanotechnol. 2008 3 191 192
44. A. Nel T. Xia L. Mädler N. Li Science 2006 311 622 627
45. J. Wong-Ekkabut S. Baoukina W. Triampo I. M. Tang D. P. Tieleman L. Monticelli Nat. Nanotechnol. 2008 3 363 368
46. R. Qiao A. P. Roberts A. S. Mount S. J. Klaine P. C. Ke Nano Lett. 2007 7 614 619
47. X. Shi A. von dem Bussche R. H. Hurt A. B. Kane H. Gao Nat. Nanotechnol. 2011 6 714 719
48. E. J. Wallace M. S. P. Sansom Nano Lett. 2008 8 2751 2756
49. Y. Zhang S. F. Ali E. Dervishi Y. Xu Z. Li D. Casciano A. S. Biris ACS Nano 2010 4 3181 3186
50. K. Yang Y. Q. Ma Nat. Nanotechnol. 2010 5 579 583
51. R. Vácha F. J. Martinez-Veracoechea D. Frenkel Nano Lett. 2011 11 5391 5395
52. W. Hu C. Peng W. Luo M. Lv X. Li D. Li Q. Huang C. Fan ACS Nano 2010 4 4317 4323
53. O. Akhavan E. Ghaderi ACS Nano 2010 4 5731 5736
54. S. Liu T. H. Zeng M. Hofmann E. Burcombe J. Wei R. Jiang J. Kong Y. Chen ACS Nano 2011 5 6971 6980
55. K. Krishnamoorthy M. Veerapandian L.-H. Zhang K. Yun S. J. Kim J. Phys. Chem. C 2012 116 17280 17287
56. W. Hu C. Peng M. Lv X. Li Y. Zhang N. Chen C. Fan Q. Huang ACS Nano 2011 5 3693 3700
57. S. Liu M. Hu T. H. Zeng R. Wu R. Jiang J. Wei L. Wang J. Kong Y. Chen Langmuir 2012 28 12364 12372
58. Y. Li H. Yuan A. von dem Bussche M. Creighton R. H. Hurt A. B. Kane H. Gao Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 12295 12300
59. G. J. Doherty H. T. McMahon Annu. Rev. Biochem. 2009 78 857 902
60. W. Jiang B. Y. S. Kim J. T. Rutka W. C. W. Chan Nat. Nanotechnol. 2008 3 145 150
61. A. Lerf H. He M. Forster J. Klinowski J. Phys. Chem. B 1998 102 4477 4482
62. C. J. Shih S. Lin R. Sharma M. S. Strano D. Blankschtein Langmuir 2012 28 235 241
63. N. V. Medhekar A. Ramasubramaniam R. S. Ruoff V. B. Shenoy ACS Nano 2010 4 2300 2306
64. C. Gómez-Navarro J. C. Meyer R. S. Sundaram A. Chuvilin S. Kurasch M. Burghard K. Kern U. Kaiser Nano Lett. 2010 10 1144 1148
65. A. Ganguly S. Sharma P. Papakonstantinou J. Hamilton J. Phys. Chem. C 2011 115 17009 17019
66. D. V. Kosynkin A. L. Higginbotham A. Sinitskii J. R. Lomeda A. Dimiev B. K. Price J. M. Tour Nature 2009 458 872 876
67. P. Liu X. Huang R. Zhou B. J. Berne Nature 2005 437 159 162
68. R. Zhou X. Huang C. J. Margulis B. J. Berne Science 2004 305 1605 1609
69. B. J. Berne J. D. Weeks R. Zhou Annu. Rev. Phys. Chem. 2009 60 85 103
70. J. Zhao B. Deng M. Lv J. Li Y. Zhang H. Jiang C. Peng J. Li J. Shi Q. Huang C. Fan Adv. Healthcare Mater. 2013 2 1259 1266
71. L. Yu Y. Lu N. Man S. H. Yu L. P. Wen Small 2009 5 2784 2787
72. Q. Zhang W. Yang N. Man F. Zheng Y. Shen K. Sun Y. Li L. P. Wen Autophagy 2009 5 1107 1117
73. Y. Zhang C. Yu G. Huang C. Wang L. Wen Int. J. Nanomed. 2010 5 601 609
74. Y. N. Wu L. X. Yang X. Y. Shi I. C. Li J. M. Biazik K. R. Ratinac D. H. Chen P. Thordarson D. B. Shieh F. Braet Biomaterials 2011 32 4565 4573
75. R. R. Arvizo S. Bhattacharyya R. A. Kudgus K. Giri R. Bhattacharya P. Mukherjee Chem. Soc. Rev. 2012 41 2943 2970
76. M. Kundu C. B. Thompson Annu. Rev. Pathol.: Mech. Dis. 2008 3 427 455
77. B. Levine G. Kroemer Cell 2008 132 27 42
78. O. Zabirnyk M. Yezhelyev O. Seleverstov Autophagy 2007 3 278 281
79. W. R. Heath F. R. Carbone Annu. Rev. Immunol. 2001 19 47 64
80. S. Burgdorf C. Kurts Curr. Opin. Immunol. 2008 20 89 95
81. J. M. Vyas A. G. Van der Veen H. L. Ploegh Nat. Rev. Immunol. 2008 8 607 618
82. B. Guy Nat. Rev. Microbiol. 2007 5 505 517
83. P. Marrack A. S. McKee M. W. Munks Nat. Rev. Immunol. 2009 9 287 293
84. E. Buytaert M. Dewaele P. Agostinis Biochim. Biophys. Acta 2007 1776 86 107
85. A. P. Castano P. Mroz M. R. Hamblin Nat. Rev. Cancer 2006 6 535 545
86. V. Biju T. Itoh A. Anas A. Sujith M. Ishikawa Anal. Bioanal. Chem. 2008 391 2469 2495
87. J. Y. Chen Y. M. Lee D. Zhao N. K. Mak R. N. Wong W. H. Chan N. H. Cheung Photochem. Photobiol. 2010 86 431 437
88. A. Rakovich D. Savateeva T. Rakovich J. F. Donegan Y. P. Rakovich V. Kelly V. Lesnyak A. Eychmuller Nanoscale Res. Lett. 2010 5 753 760
89. H. S. Choi W. Liu F. Liu K. Nasr P. Misra M. G. Bawendi J. V. Frangioni Nat. Nanotechnol. 2010 5 42 47
90. E. C. Dreaden M. A. Mackey X. Huang B. Kang M. A. El-Sayed Chem. Soc. Rev. 2011 40 3391 3404
91. P. K. Jain X. Huang I. H. El-Sayed M. A. El-Sayed Acc. Chem. Res. 2008 41 1578 1586
92. X. Huang P. K. Jain I. H. El-Sayed M. A. El-Sayed Nanomedicine 2007 2 681 693
93. B. Van de Broek N. Devoogdt A. D'Hollander H. L. Gijs K. Jans L. Lagae S. Muyldermans G. Maes G. Borghs ACS Nano 2011 5 4319 4328
94. E. B. Dickerson E. C. Dreaden X. Huang I. H. El-Sayed H. Chu S. Pushpanketh J. F. McDonald M. A. El-Sayed Cancer Lett. 2008 269 57 66
95. S. Lal S. E. Clare N. J. Halas Acc. Chem. Res. 2008 41 1842 1851
96. J. W. Fisher S. Sarkar C. F. Buchanan C. S. Szot J. Whitney H. C. Hatcher S. V. Torti C. G. Rylander M. N. Rylander Cancer Res. 2010 70 9855 9864
97. K. Yang S. Zhang G. Zhang X. Sun S. T. Lee Z. Liu Nano Lett. 2010 10 3318 3323
98. J. T. Robinson S. M. Tabakman Y. Liang H. Wang H. S. Casalongue D. Vinh H. Dai J. Am. Chem. Soc. 2011 133 6825 6831
99. X. Huang S. Tang X. Mu Y. Dai G. Chen Z. Zhou F. Ruan Z. Yang N. Zheng Nat. Nanotechnol. 2011 6 28 32
100. C. M. Hessel V. P. Pattani M. Rasch M. G. Panthani B. Koo J. W. Tunnell B. A. Korgel Nano Lett. 2011 11 2560 2566
101. J. Xie J. Huang X. Li S. Sun X. Chen Curr. Med. Chem. 2009 16 1278 1294
102. J. Xie G. Liu H. S. Eden H. Ai X. Chen Acc. Chem. Res. 2011 44 883 892
103. F. M. Kievit M. Zhang Acc. Chem. Res. 2011 44 853 862
104. J.-H. Lee J.-t. Jang J.-s. Choi S. H. Moon S.-h. Noh J.-w. Kim J.-G. Kim I.-S. Kim K. I. Park J. Cheon Nat. Nanotechnol. 2011 6 418 422
105. P. P. Adiseshaiah J. B. Hall S. E. McNeil Wiley Interdiscip. Rev.: Nanomed. Nanobiotechnol. 2010 2 99 112
106. W. Jiang B. Y. Kim J. T. Rutka W. C. Chan Nat. Nanotechnol. 2008 3 145 150
107. W. J. Gradishar S. Tjulandin N. Davidson H. Shaw N. Desai P. Bhar M. Hawkins J. O'Shaughnessy J. Clin. Oncol. 2005 23 7794 7803
108. M. R. Kano Y. Bae C. Iwata Y. Morishita M. Yashiro M. Oka T. Fujii A. Komuro K. Kiyono M. Kaminishi K. Hirakawa Y. Ouchi N. Nishiyama K. Kataoka K. Miyazono Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 3460 3465
109. H. Cabral Y. Matsumoto K. Mizuno Q. Chen M. Murakami M. Kimura Y. Terada M. R. Kano K. Miyazono M. Uesaka N. Nishiyama K. Kataoka Nat. Nanotechnol. 2011 6 815 823
110. M. S. Lesniak H. Brem Nat. Rev. Drug Discovery 2004 3 499 508
111. P. A. Sharp R. Langer Science 2011 333 527
112. H. Sarin A. S. Kanevsky H. Wu K. R. Brimacombe S. H. Fung A. A. Sousa S. Auh C. M. Wilson K. Sharma M. A. Aronova R. D. Leapman G. L. Griffiths M. D. Hall J. Transl. Med. 2008 6 80
113. O. Veiseh C. Sun C. Fang N. Bhattarai J. Gunn F. Kievit K. Du B. Pullar D. Lee R. G. Ellenbogen J. Olson M. Zhang Cancer Res. 2009 69 6200 6207
114. P. Calvo B. Gouritin H. Chacun D. Desmaele J. D'Angelo J. P. Noel D. Georgin E. Fattal J. P. Andreux P. Couvreur Pharm. Res. 2001 18 1157 1166
115. S. Azarmi W. H. Roa R. Lobenberg Adv. Drug Delivery Rev. 2008 60 863 875
116. N. M. Pinkerton L. Shi J. Wan B. Benson R. K. Prud'homme H. A. Stone P. J. Sinko AIChE Annu. Meet., Conf. Proc. 2011 524F
117. H. S. Choi Y. Ashitate J. H. Lee S. H. Kim A. Matsui N. Insin M. G. Bawendi M. Semmler-Behnke J. V. Frangioni A. Tsuda Nat. Biotechnol. 2010 28 1300 1303
118. L. W. Zhang N. A. Monteiro-Riviere Toxicol. Sci. 2009 110 138 155
119. K. Tiemann J. J. Rossi EMBO Mol. Med. 2009 1 142 151
120. Y. Higuchi S. Kawakami M. Hashida BioDrugs 2010 24 195 205
121. A. Akinc A. Zumbuehl M. Goldberg E. S. Leshchiner V. Busini N. Hossain S. A. Bacallado D. N. Nguyen J. Fuller R. Alvarez A. Borodovsky T. Borland R. Constien A. de Fougerolles J. R. Dorkin K. Narayanannair Jayaprakash M. Jayaraman M. John V. Koteliansky M. Manoharan L. Nechev J. Qin T. Racie D. Raitcheva K. G. Rajeev D. W. Sah J. Soutschek I. Toudjarska H. P. Vornlocher T. S. Zimmermann R. Langer D. G. Anderson Nat. Biotechnol. 2008 26 561 569
122. A. Akinc M. Goldberg J. Qin J. R. Dorkin C. Gamba-Vitalo M. Maier K. N. Jayaprakash M. Jayaraman K. G. Rajeev M. Manoharan V. Koteliansky I. Rohl E. S. Leshchiner R. Langer D. G. Anderson Mol. Ther. 2009 17 872 879
123. R. Juliano J. Bauman H. Kang X. Ming Mol. Pharmaceutics 2009 6 686 695
124. K. J. Polach M. Matar J. Rice G. Slobodkin J. Sparks R. Congo A. Rea-Ramsey D. McClure E. Brunhoeber M. Krampert A. Schuster K. Jahn-Hofmann M. John H. P. Vornlocher J. G. Fewell K. Anwer A. Geick Mol. Ther. 2012 20 91 100
125. A. Sakurai S. Hirabayashi Y. Sugawara K. Harii Scand. J. Plast. Reconstr. Surg. 2001 35 165 175
126. J. H. Senior K. R. Trimble R. Maskiewicz Biochim. Biophys. Acta 1991 1070 173 179
127. K. K. Ong A. L. Jenkins R. Cheng D. A. Tomalia H. D. Durst J. L. Jensen P. A. Emanuel C. R. Swim R. Yin Anal. Chim. Acta 2001 444 143 148
128. A. K. Patri A. Myc J. Beals T. P. Thomas N. H. Bander J. R. Baker Jr Bioconjugate Chem. 2004 15 1174 1181
129. S. S. Chang D. S. O'Keefe D. J. Bacich V. E. Reuter W. D. Heston P. B. Gaudin Clin. Cancer Res. 1999 5 2674 2681
130. M. I. Milowsky D. M. Nanus L. Kostakoglu C. E. Sheehan S. Vallabhajosula S. J. Goldsmith J. S. Ross N. H. Bander J. Clin. Oncol. 2007 25 540 547
131. W. A. Henne D. D. Doorneweerd A. R. Hilgenbrink S. A. Kularatne P. S. Low Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006 16 5350 5355
132. T. Yoshizawa Y. Hattori M. Hakoshima K. Koga Y. Maitani Eur. J. Pharm. Biopharm. 2008 70 718 725
133. X. Zhao H. Li R. J. Lee Expert Opin. Drug Delivery 2008 5 309 319
134. P. S. Low A. C. Antony Adv. Drug Delivery Rev. 2004 56 1055 1058
135. J. F. Ross P. K. Chaudhuri M. Ratnam Cancer 1994 73 2432 2443
136. J. A. Reddy V. M. Allagadda C. P. Leamon Curr. Pharm. Biotechnol. 2005 6 131 150
137. B. A. Kamen A. Capdevila Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1986 83 5983 5987
138. M. G. Harisinghani J. Barentsz P. F. Hahn W. M. Deserno S. Tabatabaei C. H. van de Kaa J. de la Rosette R. Weissleder N. Engl. J. Med. 2003 348 2491 2499
139. C. Tassa S. Y. Shaw R. Weissleder Acc. Chem. Res. 2011 44 842 852
140. U. H. von Andrian C. R. Mackay N. Engl. J. Med. 2000 343 1020 1034
141. G. von Maltzahn J.-H. Park K. Y. Lin N. Singh C. Schwoeppe R. Mesters W. E. Berdel E. Ruoslahti M. J. Sailor S. N. Bhatia Nat. Mater. 2011 10 545 552
142. A. Schroeder D. A. Heller M. M. Winslow J. E. Dahlman G. W. Pratt R. Langer T. Jacks D. G. Anderson Nat. Rev. Cancer 2012 12 39 50
143. V. J. Venditto F. C. Szoka Jr Adv. Drug Delivery Rev. 2013 65 80 88