Nanoparticles Interacting with Proteins and Cells: A Systematic Study of Protein Surface Charge Effects

Advanced Materials Interfaces

Volumn 1, Issue 2, 2014, Pages

  Shang, Li ^a   Yang, Linxiao ^a   Seiter, Jürgen ^a   Heinle, Marita ^b   Brenner Weiss, Gerald ^b   Gerthsen, Dagmar ^a   Nienhaus, G Ulrich ^a,b,c  

^a KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^b KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^c University of Illinois at Urbana Champaign   (United States)

Author keywords

cellular uptake; charge effects; gold nanoclusters; nano bio interactions

Indexed keywords

BINDING ENERGY; CHEMICAL MODIFICATION; CYTOLOGY; FLUORESCENCE; FLUORESCENCE MICROSCOPY; HIGH RESOLUTION TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; INDUCTIVELY COUPLED PLASMA; MEDICAL APPLICATIONS; NANOCLUSTERS; NANOPARTICLES; OPTICAL EMISSION SPECTROSCOPY; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SURFACE CHARGE; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

CELLULAR UPTAKE; CHARGE EFFECT; CONFOCAL FLUORESCENCE MICROSCOPY; FLUORESCENCE AND CD SPECTROSCOPY; GOLD NANOCLUSTER; INDUCTIVELY COUPLED PLASMA-OPTICAL EMISSION SPECTROSCOPY; PHYSICOCHEMICAL PROPERTY; SCANNING TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

PROTEINS;

EID: 84893450129     PISSN: None     EISSN: 21967350     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/admi.201300079     Document Type: Article

References (70)

1. a) J. A. Barreto, W. O'Malley, M. Kubeil, B. Graham, H. Stephan, L. Spiccia, Adv. Mater. 2011, 23, H18;
2. b) H. Koo, M. S. Huh, J. H. Ryu, D.-E. Lee, I.-C. Sun, K. Choi, K. Kim, I. C. Kwon, Nano Today 2011, 6, 204;
3. c) F. Meng, R. Cheng, C. Deng, Z. Zhong, Mater. Today 2012, 15, 436.
4. a) A. Nel, T. Xia, L. Madler, N. Li, Science 2006, 311, 622;
5. b) L. Yildirimer, N. T. K. Thanh, M. Loizidou, A. M. Seifalian, Nano Today 2011, 6, 585.
6. a) A. M. Derfus, W. C. W. Chan, S. N. Bhatia, Nano Lett. 2003, 4, 11;
7. b) P. V. AshaRani, G. Low Kah Mun, M. P. Hande, S. Valiyaveettil, ACS Nano 2008, 3, 279.
8. a) W.-S. Cho, S. Kim, B. S. Han, W. C. Son, J. Jeong, Toxicol. Lett. 2009, 191, 96;
9. b) G. Xie, J. Sun, G. Zhong, L. Shi, D. Zhang, Arch. Toxicol. 2010, 84, 183;
10. c) O. Lunov, T. Syrovets, C. Röcker, K. Tron, G. Ulrich Nienhaus, V. Rasche, V. Mailänder, K. Landfester, T. Simmet, Biomaterials 2010, 31, 9015;
11. d) A. Galeone, G. Vecchio, M. A. Malvindi, V. Brunetti, R. Cingolani, P. P. Pompa, Nanoscale 2012, 4, 6401.
12. a) 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;
13. b) W. J. Stark, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1242;
14. c) L. Shang, G. U. Nienhaus, Mater. Today 2013, 16, 58.
15. a) Q. Zhang, F. Liu, K. T. Nguyen, X. Ma, X. Wang, B. Xing, Y. Zhao, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 5144;
16. b) Y.-Y. Yuan, C.-Q. Mao, X.-J. Du, J.-Z. Du, F. Wang, J. Wang, Adv. Mater. 2012, 24, 5476.
17. H.-S. Han, J. D. Martin, J. Lee, D. K. Harris, D. Fukumura, R. K. Jain, M. Bawendi, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 1414.
18. a) W. Jiang, Y. S. KimBetty, J. T. Rutka, C. W. ChanWarren, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 145;
19. b) J. Park, J. Nam, N. Won, H. Jin, S. Jung, S. Jung, S.-H. Cho, S. Kim, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1558;
20. c) D. Bartczak, O. L. Muskens, S. Nitti, T. Sanchez-Elsner, T. M. Millar, A. G. Kanaras, Small 2012, 8, 122;
21. d) X. Duan, Y. Li, Small 2013, 9, 1521;
22. e) D. Hühn, K. Kantner, C. Geidel, S. Brandholt, I. De Cock, S. J. H. Soenen, P. Rivera-Gil, J.-M. Montenegro, K. Braeckmans, K. Müllen, G. U. Nienhaus, M. Klapper, W. J. Parak, ACS Nano 2013, 7, 3253.
23. a) W. Shang, J. H. Nuffer, V. A. Muñiz-Papandrea, W. Colõn, R. W. Siegel, J. S. Dordick, Small 2009, 5, 470;
24. b) F. Lu, S.-H. Wu, Y. Hung, C.-Y. Mou, Small 2009, 5, 1408.
25. a) T. Cedervall, I. Lynch, S. Lindman, T. Berggård, E. Thulin, H. Nilsson, K. A. Dawson, S. Linse, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 2050;
26. b) E. Casals, T. Pfaller, A. Duschl, G. J. Oostingh, V. Puntes, ACS Nano 2010, 4, 3623.
27. a) D. Walczyk, F. B. Bombelli, M. P. Monopoli, I. Lynch, K. A. Dawson, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5761;
28. b) S. Saptarshi, A. Duschl, A. Lopata, J. Nanobiotechnol. 2013, 11, 26;
29. c) M. Mahmoudi, S. N. Saeedi-Eslami, M. A. Shokrgozar, K. Azadmanesh, M. Hassanlou, H. R. Kalhor, C. Burtea, B. Rothen-Rutishauser, S. Laurent, S. Sheibani, H. Vali, Nanoscale 2012, 4, 5461.
30. P. Maffre, K. Nienhaus, F. Amin, W. J. Parak, G. U. Nienhaus, Beilstein J. Nanotechnol. 2011, 2, 374.
31. a) Q. Xiao, S. Huang, Z.-D. Qi, B. Zhou, Z.-K. He, Y. Liu, BBA-Proteins Proteom. 2008, 1784, 1020;
32. b) C. Röcker, M. Pötzl, F. Zhang, W. J. Parak, G. U. Nienhaus, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 577;
33. c) L. Shang, R. Dörlich, V. Trouillet, M. Bruns, G. U. Nienhaus, Nano Res. 2012, 5, 531.
34. L. Shang, S. Dong, G. U. Nienhaus, Nano Today 2011, 6, 401.
35. a) M. H. Klapper, I. M. Klotz, in Methods in Enzymology, Vol. 25 (Eds:, C.H.W. Hirs, S.N. Timasheff,), Academic Press, New York 1972, pp. 531;
36. b) K. Eisele, R. A. Gropeanu, C. M. Zehendner, A. Rouhanipour, A. Ramanathan, G. Mihov, K. Koynov, C. R. W. Kuhlmann, S. G. Vasudevan, H. J. Luhmann, T. Weil, Biomaterials 2010, 31, 8789.
37. A. F. S. A. Habeeb, Anal. Biochem. 1966, 14, 328.
38. L. Shang, N. Azadfar, F. Stockmar, W. Send, V. Trouillet, M. Bruns, D. Gerthsen, G. U. Nienhaus, Small 2011, 7, 2614.
39. P. Rivera-Gil, D. Jimenez De Aberasturi, V. Wulf, B. Pelaz, P. Del Pino, Y. Zhao, J. M. De La Fuente, I. Ruiz De Larramendi, T. Rojo, X.-J. Liang, W. J. Parak, Acc. Chem. Res. 2012, 46, 743.
40. L. Shang, S. Brandholt, F. Stockmar, V. Trouillet, M. Bruns, G. U. Nienhaus, Small 2012, 8, 661.
41. S. H. De Paoli Lacerda, J. J. Park, C. Meuse, D. Pristinski, M. L. Becker, A. Karim, J. F. Douglas, ACS Nano 2009, 4, 365.
42. a) C. He, Y. Hu, L. Yin, C. Tang, C. Yin, Biomaterials 2010, 31, 3657;
43. b) 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;
44. c) V. Hirsch, C. Kinnear, M. Moniatte, B. Rothen-Rutishauser, M. J. D. Clift, A. Fink, Nanoscale 2013, 5, 3723.
45. a) H. Frauenfelder, G. Ulrich Nienhaus, J. Bruce Johnson, Phys. Chem. Chem. Phys. 1991, 95, 272;
46. b) G. U. Nienhaus, J. D. Müller, B. H. McMahon, H. Frauenfelder, Phys. D 1997, 107, 297.
47. a) L. Shang, Y. Z. Wang, J. G. Jiang, S. J. Dong, Langmuir 2007, 23, 2714;
48. b) J. Wang, U. B. Jensen, G. V. Jensen, S. Shipovskov, V. S. Balakrishnan, D. Otzen, J. S. Pedersen, F. Besenbacher, D. S. Sutherland, Nano Lett. 2011, 11, 4985;
49. c) M. Mahmoudi, M. A. Shokrgozar, S. Sardari, M. K. Moghadam, H. Vali, S. Laurent, P. Stroeve, Nanoscale 2011, 3, 1127.
50. N. Sreerama, R. W. Woody, Anal. Biochem. 2000, 287, 252.
51. J. Jiang, G. Oberdörster, P. Biswas, J. Nanopart. Res. 2009, 11, 77.
52. L. Yang, L. Shang, G. U. Nienhaus, Nanoscale 2013, 5, 1537.
53. C. Schweiger, R. Hartmann, F. Zhang, W. Parak, T. Kissel, P. Rivera-Gil, J. Nanobiotechnol. 2012, 10, 28.
54. H. Jin, D. A. Heller, R. Sharma, M. S. Strano, ACS Nano 2009, 3, 149.
55. a) B. D. Chithrani, W. C. W. Chan, Nano Lett. 2007, 7, 1542;
56. b) X. Jiang, C. Röcker, M. Hafner, S. Brandholt, R. M. Dörlich, G. U. Nienhaus, ACS Nano 2010, 4, 6787.
57. L. Treuel, G. U. Nienhaus, Biophys. Rev. 2012, 4, 137.
58. a) X. Jiang, S. Weise, M. Hafner, C. Röcker, F. Zhang, W. J. Parak, G. U. Nienhaus, J. R. Soc. Interface 2010, 7, S5;
59. b) A. Lesniak, F. Fenaroli, M. P. Monopoli, C. Åberg, K. A. Dawson, A. Salvati, ACS Nano 2012, 6, 5845;
60. c) Z.-J. Zhu, T. Posati, D. F. Moyano, R. Tang, B. Yan, R. W. Vachet, V. M. Rotello, Small 2012, 8, 2659.
61. a) M. Yu, C. Zhou, J. Liu, J. D. Hankins, J. Zheng, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11014;
62. b) Y. Wu, K. Eisele, M. Doroshenko, G. Algara-Siller, U. Kaiser, K. Koynov, T. Weil, Small 2012, 8, 3465.
63. K. Saha, S. T. Kim, B. Yan, O. R. Miranda, F. S. Alfonso, D. Shlosman, V. M. Rotello, Small 2013, 9, 300.
64. X. Liu, M. Atwater, J. Wang, Q. Huo, Colloids Surf., B 2007, 58, 3.
65. C. C. Michel, M. E. Phillips, M. R. Turner, J. Physiol. 1985, 360, 333.
66. C. Geddes, A. Parfenov, D. Roll, I. Gryczynski, J. Malicka, J. Lakowicz, J. Fluoresc. 2003, 13, 267.
67. Y. Liu, M. K. Shipton, J. Ryan, E. D. Kaufman, S. Franzen, D. L. Feldheim, Anal. Chem. 2007, 79, 2221.
68. L. Shang, L. Yang, F. Stockmar, R. Popescu, V. Trouillet, M. Bruns, D. Gerthsen, G. U. Nienhaus, Nanoscale 2012, 4, 4155.
69. M. D. Abramoff, P. J. Magelhaes, S. J. Ram, Biophotonics Int. 2004, 11, 36.
70. R. B. Sashidhar, A. K. Capoor, D. Ramana, J. Immunol. Methods 1994, 167, 121.