Carbohydrate-based nanogels as drug and gene delivery systems

Journal of Nanoscience and Nanotechnology

Volumn 14, Issue 1, 2014, Pages 694-704

  Uthaman, Saji ^a   Maya, S ^b   Jayakumar, R ^b   Cho, Chong Su ^c   Park, In Kyu ^a  

^a Chonnam National University Medical School   (South Korea)

^b AMRITA INSTITUTE OF MEDICAL SCIENCES   (India)

^c Seoul National University   (South Korea)

Author keywords

Bio imaging; Drug delivery; Gene delivery; Hydrogels; Multi functionality; Nanogels; Natural polymer

Indexed keywords

BIO-IMAGING; BIOMEDICAL APPLICATIONS; GENE DELIVERY; GENE DELIVERY SYSTEMS; HYDROPHILIC SURFACES; MULTIFUNCTIONALITY; NANOGELS; THREE-DIMENSIONAL NETWORKS;

CARBOHYDRATES; DRUG DELIVERY; GENE TRANSFER; HYDROGELS; MEDICAL APPLICATIONS; NATURAL POLYMERS;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

CARBOHYDRATE; DNA; NANOCAPSULE;

ANIMAL; CHEMISTRY; GEL; GENE THERAPY; GENETIC TRANSFECTION; GENETICS; HUMAN; METHODOLOGY; REVIEW; ULTRASTRUCTURE;

ANIMALS; CARBOHYDRATES; DNA; GELS; GENETIC THERAPY; HUMANS; NANOCAPSULES; TRANSFECTION;

EID: 84893784007     PISSN: 15334880     EISSN: 15334899     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jnn.2014.8904     Document Type: Review

References (107)

1. W. T. Wu, J. Shen, Z. Gai, K. L. Hong, P. Banerjee, and S. Q. Zhou, Biomaterials 32, 9876 (2011).
2. S. Shidhaye, V. Lotlikar, S. Malke, and V. Kadam, Curr. Drug Ther. 3, 209 (2008).
3. M. M. Yallapu, M. Jaggi, and S. C. Chauhan, Drug Discov. Today 16, 457 (2011).
4. M. Hamidi, A. Azadi, and P. Rafiei, Adv. Drug Deliver. Rev. 60, 1638 (2008).
5. T. R. Hoare and D. S. Kohane, Polymer 49, 1993 (2008).
6. Y. Sasaki and K. Akiyoshi, Chem. Rec. 10, 366 (2010).
7. J. K. Oh, D. I. Lee, and J. M. Park, Prog. Polym. Sci. 34, 1261 (2009).
8. J. P. Tan, M. B. Tan, and M. K. Tam, Local Reg. Anesth. 3, 93 (2010).
9. S. Nayak and L. A. Lyon, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 44, 7686 (2005).
10. K. McAllister, P. Sazani, M. Adam, M. J. Cho, M. Rubinstein, R. J. Samulski, and J. M. DeSimone, J. Am. Chem. Soc. 124, 15198 (2002).
11. J. K. Oh, D. I. Lee, and J. M. Park, Prog. Polym. Sci. 34, 1261 (2009).
12. Y. Sasaki and K. Akiyoshi, Chem. Rec. 10, 366 (2010).
13. I. S. Kim, Y. I. Jeong, and S. H. Kim, Int. J. Pharm. 205, 109 (2000).
14. S. Yamane, A. Sugawara, A. Watanabe, and K. Akiyoshi, J. Bioact. Compat. Pol. 24, 151 (2009).
15. S. Y. Yu, P. Yao, M. Jiang, and G. Z. Zhang, Biopolymers 83, 148 (2006).
16. M. Oishi, H. Hayashi, I. D. Michihiro, and Y. Nagasaki, J. Mater. Chem. 17, 3720 (2007).
17. R. T. Chacko, J. Ventura, J. M. Zhuang, and S. Thayumanavan, Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 836 (2012).
18. Y. L. Li, L. Zhu, Z. Z. Liu, R. Cheng, F. H. Meng, J. H. Cui, S. J. Ji, and Z. Y. Zhong, Angew. Chem. Int. Ed. 48, 9914 (2009).
19. C. Kim, Y. Lee, S. H. Lee, J. S. Kim, J. H. Jeong, and T. G. Park, Macromol. Res. 19, 166 (2011).
20. B. L. Feringa, R. A. van Delden, N. Koumura, and E. M. Geertsema, Chem. Rev. 100, 1789 (2000).
21. M. V. Alfimov, O. A. Fedorova, and S. P. Gromov, J. Photochem. Photobiol. A 158, 183 (2003).
22. J. P. Rolland, B. W. Maynor, L. E. Euliss, A. E. Exner, G. M. Denison, and J. M. DeSimone, J. Am. Chem. Soc. 127, 10096 (2005).
23. S. E. A. Gratton, P. D. Pohlhaus, J. Lee, I. Guo, M. J. Cho, and J. M. DeSimone, J. Control. Release 121, 10 (2007).
24. S. Hirano, C. Itakura, H. Seino, Y. Akiyama, I. Nonaka, N. Kanbara, and T. Kawakami, J. Agric. Food Chem. 38, 1214 (1990).
25. Y. Maeda, R. Jayakumar, H. Nagahama, T. Furuike, and H. Tamura, Int. J. Biol. Macromol. 42, 463 (2008).
26. P. Calvo, C. Remuñán-López, J. L. Vila-Jato, and M. J. Alonso, J. Appl. Polym. Sci. 63, 125 (1997).
27. C. A. Schutz, L. Juillerat-Jeanneret, P. Kauper, and C. Wandrey, Biomacromolecules 12, 4153 (2011).
28. R. Jayakumar, M. Prabaharan, S. V. Nair, S. Tokura, H. Tamura, and N. Selvamurugan, Prog. Mater. Sci. 55, 675 (2010).
29. K. G. H. Desai and H. J. Park, Drug Develop. Res. 64, 114 (2005).
30. A. A. Eizatahry and M. S. M. Eldin, Polym. Adv. Technol. 19, 1787 (2008).
31. K. Kofuji, T. Ito, Y. Murata, and S. Kawashima, Biol. Pharm. Bull. 24, 205 (2001).
32. A. Bayat, F. A. Dorkoosh, A. R. Dehpour, L. Moezi, B. Larijani, H. E. Junginger, and M. Rafiee-Tehrani, Int. J. Pharm. 356, 259 (2008).
33. Y. F. Zhang, P. Yin, X. Q. Zhao, J. Wang, J. Wang, C. D. Wang, L. Ren, and Q. Q. Zhang, Mater. Sci. Eng. C-Mater. 29, 2045 (2009).
34. G. Borchard, Adv. Drug Deliv. Rev. 52, 145 (2001).
35. S. C. W. Richardson, H. J. V. Kolbe, and R. Duncan, Int. J. Pharm. 178, 231 (1999).
36. Q. Wang, L. Zhang, W. Hu, Z. H. Hu, Y. Y. Bei, J. Y. Xu, W. J. Wang, X. N. Zhang, and Q. Zhang, Nanomed.-Nanotechnol. 6, 371 (2010).
37. M. Huang, E. Khor, and L. Y. Lim, Pharm. Res. 21, 344 (2004).
38. K. Kurita, Mar. Biotechnol. 8, 203 (2006).
39. R. A. A. Muzzarelli and C. Muzzarelli, Adv. Polym. Sci. 186, 151 (2005).
40. M. Gunbeyaz, A. Faraji, A. Ozkul, N. Purali, and S. Senel, Eur. J. Pharm. Sci. 41, 531 (2010).
41. F. Rauw, Y. Gardin, V. Palya, S. Anbari, M. Gonze, S. Lemaire, T. van den Berg, and B. Lambrecht, Vet. Immunol. Immunop. 134, 249 (2010).
42. B. Sayin, S. Somavarapu, X. W. Li, D. Sesardic, S. Senel, and O. H. Alpar, Eur. J. Pharm. Sci. 38, 362 (2009).
43. H. C. Arca, M. Gunbeyaz, and S. Senel, Expert. Rev. Vaccines 8, 937 (2009).
44. X. Y. Li, X. Y. Kong, S. A. Shi, X. L. Zheng, G. Guo, Y. Q. Wei, and Z. Y. Qian, BMC Biotechnol. 8, 89 (2008).
45. B. Sayin, S. Somavarapu, X. W. Li, M. Thanou, D. Sesardic, H. O. Alpar, and S. Senel, Int. J. Pharm. 363, 139 (2008).
46. O. Borges, A. Cordeiro-Da-Silva, S. G. Romeijn, M. Amidi, A. de Sousa, G. Borchard, and H. E. Junginger, J. Control. Release 114, 348 (2006).
47. F. Schmitt, L. Lagopoulos, P. Kauper, N. Rossi, N. Busso, J. Barge, G. Wagnieres, C. Laue, C. Wandrey, and L. Juillerat-Jeanneret, J. Control. Release 144, 242 (2010).
48. W. Wu, J. Shen, P. Banerjee, and S. Q. Zhou, Biomaterials 31, 8371 (2010).
49. T. Zhou, C. Xiao, J. Fan, S. Chen, J. Shen, W. Wu, and S. Zhou, Acta Biomaterialia 9, 4546 (2013).
50. P. Opanasopit, S. Techaarpornkul, T. Rojanarata, T. Ngawhirunpat, and U. Ruktanonchai, Oligonucleotides 20, 127 (2010).
51. S. A. Ferreira, P. Pereira, P. Sampaio, P. J. G. Coutinho, and F. M. Gama, J. Colloid. Interf. Sci. 361, 97 (2011).
52. S. Bystricky, E. Paulovicova, and E. Machova, Immunol. Lett. 85, 251 (2003).
53. S. A. Ferreira, C. Oslakovic, R. Cukalevski, B. Frohm, B. Dahlback, S. Linse, F. M. Gama, and T. Cedervall, Bba-Gen. Subjects 1820, 1043 (2012).
54. B. C. Bae and K. Na, Biomaterials 31, 6325 (2010).
55. J. Entwistle, C. L. Hall, and E. A. Turley, J. Cell. Biochem. 61, 569 (1996).
56. C. B. Knudson and W. Knudson, Faseb Journal 7, 1233 (1993).
57. H. Lee, H. Mok, S. Lee, Y. K. Oh, and T. G. Park, J. Control. Release 119, 245 (2007).
58. W. Park, K. S. Kim, B. C. Bae, Y. H. Kim, and K. Na, Eur. J. Pharm. Sci. 40, 367 (2010).
59. N. S. Rejinold, K. P. Chennazhi, H. Tamura, S. V. Nair, and R. Jayakumar, ACS Appl. Mater. Interf. 3, 3654 (2011).
60. S. Mangalathillam, N. S. Rejinold, A. Nair, V. K. Lakshmanan, S. V. Nair, and R. Jayakumar, Nanoscale 4, 239 (2012).
61. J.-M. Shen, L. Xu, Y. Lu, H.-M. Cao, Z.-G. Xu, T. Chen, and H.-X. Zhang, Int. J. Pharm. 427, 400 (2012).
62. W. Wu, J. Shen, P. Banerjee, and S. Zhou, Biomaterials 31, 8371 (2010).
63. C. Duan, D. Zhang, F. Wang, D. Zheng, L. Jia, F. Feng, Y. Liu, Y. Wang, K. Tian, F. Wang, and Q. Zhang, Int. J. Pharm. 409, 252 (2011).
64. N. Oh, K. Oh, H. Baik, B. Lee, A. Lee, Y. Youn, and E. Lee, Colloid Surface B 78, 120 (2010).
65. F. Schmitt, L. Lagopoulos, P. Kauper, N. Rossi, N. Busso, J. Barge, G. Wagnieres, C. Laue, C. Wandrey, and L. Juillerat-Jeanneret, J. Control. Release 144, 242 (2010).
66. A. Varkouhi, R. Verheul, R. Schiffelers, T. Lammers, G. Storm, and W. Hennink, Bioconjugate Chem. 21, 2339 (2010).
67. S. Ferreira, P. Pereira, P. Sampaio, P. Coutinho, and F. Gama, J. Colloid Interf. Sci. 361, 97 (2011).
68. B.-C. Bae and K. Na, Biomaterials 31, 6325 (2010).
69. J.-K. Cho, W. Park, and K. Na, J. Appl. Polym. Sci. 113, 2209 (2009).
70. N. Morimoto, S. Hirano, H. Takahashi, S. Loethen, D. Thompson, and K. Akiyoshi, Biomacromolecules 14, 56 (2013).
71. T. Shimizu, T. Kishida, U. Hasegawa, Y. Ueda, J. Imanishi, H. Yamagishi, K. Akiyoshi, E. Otsuji, and O. Mazda, Bio. Biophys. Res. Commun. 367, 330 (2008).
72. S. Boridy, H. Takahashi, K. Akiyoshi, and D. Maysinger, Biomaterials 30, 5583 (2009).
73. H. Lee, H. Mok, S. Lee, Y.-K. Oh, and T. Park, J. Control. Release 119, 245 (2007).
74. H. Park, J. Lee, M. Cho, J. Hong, S. Cho, and Y. Lim, Macromol. Rapid Commun. 33, 1549 (2012).
75. Y. R. Chiu, W. J. Ho, J. S. Chao, and C. J. Yuan, J. Nanopart. Res. 14, 289 (2012).
76. M. Caraglia, M. Marra, G. Misso, M. Lamberti, G. Salzano, G. De Rosa, and A. Abbruzzese, Curr. Drug. Metab. 13, 4 (2012).
77. J. M. Rosenholm, V. Mamaeva, C. Sahlgren, and M. Linden, Nanomedicine 7, 111 (2012).
78. N. R. Jabir, S. Tabrez, G. M. Ashraf, S. Shakil, G. A. Damanhouri, and M. A. Kamal, Int. J. Nanomed. 7, 4391 (2012).
79. D. Banerjee and S. Sengupta, Prog. Mol. Biol. Transl. 104, 489 (2011).
80. O. C. Farokhzad and R. Langer, ACS Nano 3, 16 (2009).
81. S. Parveen and S. K. Sahoo, J. Drug Target 16, 108 (2008).
82. K. K. Jain, Technol. Cancer. Res. T. 4, 311 (2005).
83. E. A. Murphy, B. K. Majeti, R. Mukthavaram, L. M. Acevedo, L. A. Barnes, and D. A. Cheresh, Mol. Cancer Ther. 10, 972 (2011).
84. R. Tong and J. J. Cheng, Polym. Rev. 47, 345 (2007).
85. R. Jayakumar, A. Nair, N. S. Rejinold, S. Maya, and S. V. Nair, Carbohyd. Polym. 87, 2352 (2012).
86. S. J. Huang, S. L. Sun, T. H. Feng, K. H. Sung, W. L. Lui, and L. F. Wang, Eur. J. Pharm. Sci. 38, 64 (2009).
87. N. Mohammed, N. S. Rejinold, S. Mangalathillam, R. Biswas, S. V. Nair, and R. Jayakumar, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 1521 (2013).
88. V. Torchilin, Drug Discov. Today Technol. 5, 95 (2008).
89. S. Toita, S. Sawada, and K. Akiyoshi, J. Control. Release 155, 54 (2011).
90. H. Ayame, N. Morimoto, and K. Akiyoshi, Bioconjugate Chem. 19, 882 (2008).
91. M. Ahmed and R. Narain, Mol. Pharm. 9, 3160 (2012).
92. S. Seo, C. S. Lee, Y. S. Jung, and K. Na, Carbohyd. Polym. 87, 1105 (2012).
93. U. Hasegawa, S. Sawada, T. Shimizu, T. Kishida, E. Otsuji, O. Mazda, and K. Akiyoshi, J. Control. Release 140, 312 (2009).
94. K. Raemdonck, B. Naeye, H. Hogset, J. Demeester, and S. C. De Smedt, J. Control. Release 148, E95 (2010).
95. E. B. Dickerson, W. H. Blackburn, M. H. Smith, L. B. Kapa, L. A. Lyon, and J. F. McDonald, BMC Cancer 10, 10 (2010).
96. L. Jensen, J. Griger, B. Naeye, A. Varkouhi, K. Raemdonck, R. Schiffelers, T. Lammers, G. Storm, S. de Smedt, B. Sproat, H. Nielsen, and C. Foged, Pharm. Res. 29, 669 (2012).
97. B. Naeye, K. Raemdonck, K. Remaut, B. Sproat, J. Demeester, and S. C. De Smedt, Eur. J. Pharm. Sci. 40, 342 (2010).
98. W. H. Blackburn, E. B. Dickerson, M. H. Smith, J. F. McDonald, and L. A. Lyon, Bioconjugate Chem. 20, 960 (2009).
99. C. Hayashi, U. Hasegawa, Y. Saita, H. Hemmi, T. Hayata, K. Nakashima, Y. Ezura, T. Amagasa, K. Akiyoshi, and M. Noda, J. Cell Physiol. 220, 1 (2009).
100. A. Abarrategi, A. Civantos, V. Ramos, J. V. S. Casado, and J. L. Lopez-Lacomba, Biomacromolecules 9, 711 (2008).
101. M. Fujioka-Kobayashi, M. S. Ota, A. Shimoda, K. Nakahama, K. Akiyoshi, Y. Miyamoto, and S. Iseki, Biomaterials 33, 7613 (2012).
102. H. B. Zhu, Y. X. Li, R. Q. Qiu, L. Shi, W. T. Wu, and S. Q. Zhou, Biomaterials 33, 3058 (2012).
103. W. T. Wu, J. Shen, P. Banerjee, and S. Q. Zhou, Biomaterials 31, 7555 (2010).
104. W. T. Wu, T. Zhou, A. Berliner, P. Banerjee, and S. Q. Zhou, Chem. Mater. 22, 1966 (2010).
105. J. Gao, H. Gu, and B. Xu, Acc. Chem. Res. 42, 1097 (2009).
106. G. A. Sotiriou, Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 5, 19 (2012).
107. S. S. Erdem, I. Y. Sazonova, T. Hara, F. A. Jaffer, and J. R. McCarthy, Methods Enzymol. 508, 191 (2012).