Interaction of nanomaterials with cells and their medical applications

Journal of Nanoscience and Nanotechnology

Volumn 14, Issue 1, 2014, Pages 744-754

  Wahid, F ^a   Khan, T ^a   Shehzad, A ^b   Ul Islam, M ^b   Kim, Y Y ^b  

^a Tobe Camp University Road Abbottabad   (Pakistan)

^b Kyungpook National University   (South Korea)

Author keywords

Biomedical applications of nanoparticles; Cell nanoparticle interactions; Clinical investigations on nanoparticles; Nanomaterials; Preclinical studies on nanoparticles

Indexed keywords

BIOMEDICAL APPLICATIONS; CELLULAR INTERACTION; CLINICAL INVESTIGATION; DIAGNOSTIC TECHNIQUES; ENDOCYTOTIC PATHWAY; MEDICAL RESEARCH; PRECLINICAL STUDIES; TRANSPORTER PROTEINS;

CELL MEMBRANES; CYTOLOGY; INDUSTRIAL RESEARCH; MEDICAL APPLICATIONS; MOLECULAR BIOLOGY; NANOPARTICLES;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

NANOMATERIAL;

ANIMAL; CELL MEMBRANE; CELL MEMBRANE PERMEABILITY; CHANNEL GATING; CHEMISTRY; DIFFUSION; ENDOCYTOSIS; HUMAN; PHYSIOLOGY; REVIEW; ULTRASTRUCTURE;

ANIMALS; CELL MEMBRANE; CELL MEMBRANE PERMEABILITY; DIFFUSION; ENDOCYTOSIS; HUMANS; ION CHANNEL GATING; NANOSTRUCTURES;

EID: 84893795492     PISSN: 15334880     EISSN: 15334899     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jnn.2014.9016     Document Type: Review

References (121)

1. G. Cooper and R. Hausman, The Cell: A Molecular Approach, Sinauer, Sunderland, MA (2007), Vol. 6, p. 58.
2. H. Lodish, B. Arnold, K. A. Chris, K. Monty, B. Anthony, P. Hidde, A. Angelika, and S. P. Matthew, Molecular Cell Biology, W. H. Freeman, New York (2012), Vol. 7, p. 397.
3. F. Wahid, M. Ul-Islam, R. Khan, T. Khan, W. A. Khattak, K. H. Hwang, J. S. Park, S. Chang, and Y. Y. Kim, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 1408 (2013).
4. Y. Pan, H. Ding, L. Qin, X. Zhao, J. Cai, and B. Du, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 1746 (2013).
5. A. Verma, O. Uzun, Y. Hu, Y. Hu, H. S. Han, N. Watson, S. Chen, D. J. Irvine, and F. Stellacci, Nat. Mater. 7, 588 (2008).
6. A. E. Nel, L. Madler, D. Velegol, T. Xia, E. M. Hoek, P. Somasundaran, F. Klaessig, V. Castranova, and M. Thompson, Nat. Mater. 8, 543 (2009).
7. J. Wong-Ekkabut, S. Baoukina, W. Triampo, I. M. Tang, D. P. Tieleman, and L. Monticelli, Nat. Nanotechnol. 3, 363 (2008).
8. J. Rejman, V. Oberle, I. S. Zuhorn, and D. Hoekstra, Biochem. J. 377, 159 (2004).
9. S. M. Amanda, D. Liming, J. S. John, H. M. Saber, and O. Eiji, Diam. Relat. Mat. 16, 2118 (2007).
10. S. K. Sohaebuddin, P. T. Thevenot, D. Baker, J. W. Eaton, and L. Tang, Part. Fibre Toxicol. 7, 22 (2010).
11. Z. Ying, L. Wenxin, L. Qingnuan, L. Yuguo, L. Yufeng, Z. Xiaoyong, and H. Qing, Carbon 47, 1351 (2009).
12. A. Verma and F. Stellacci, Zhongguo Yi Xue Ke Xue Yuan Xue Bao? 32, 124 (2009).
13. M. E. Herbig, F. Assi, M. Textor, and H. P. Merkle, Biochemistry 45, 3598 (2006).
14. T. Takeuchi, M. Kosuge, A. Tadokoro, Y. Sugiura, M. Nishi, M. Kawata, N. Sakai, S. Matile, and S. Futaki, ACS. Chem. Biol. 1, 299 (2006).
15. P. E. Thoren, D. Persson, P. Isakson, M. Goksor, A. Onfelt, and B. Norden, Biochem. Biophys. Res. Commun. 307, 100 (2003).
16. L. N. Patel, J. L. Zaro, and W. C. Shen, Pharm. Res. 24, 1977 (2007).
17. J. Yu, S. A. Patel, and R. M. Dickson, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 46, 2028 (2007).
18. P. R. Leroueil, S. A. Berry, K. Duthie, G. Han, V. M. Rotello, D. Q. McNerny, J. R. Baker, Jr, B. G. Orr, and M. M. Holl, Nano Lett. 8, 420 (2008).
19. M. Ningning, M. Chao, L. Chuanyan, W. Ting, T. Yongjun, W. Hongyin, M. Xianbo, C. Zhan, and H. Nongyue, J. Nanosci. Nanotechnol. 13, 6485 (2013).
20. I. Tore-Geir, S. Tore, and S. Kirsten, Nano Today 6, 176 (2011).
21. C. H. Choi, L. Hao, S. P. Narayan, E. Auyeung, and C. A. Mirkin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 7625 (2013).
22. S. Zhang, J. Li, G. Lykotrafitis, G. Bao, and S. Suresh, Adv. Mater. 21, 419 (2009).
23. R. Vacha, F. J. Martinez-Veracoechea, and D. Frenkel, Nano Lett. 11, 5391 (2011).
24. A. Franca, P. Aggarwal, E. V. Barsov, S. V. Kozlov, M. A. Dobrovolskaia, and A. Gonzalez-Fernandez, Nanomedicine Lond. 6, 1175 (2011).
25. R. Shukla, V. Bansal, M. Chaudhary, A. Basu, R. R. Bhonde, and M. Sastry, Langmuir 21, 10644 (2005).
26. Z. Krpetic, F. Porta, E. Caneva, V. Dal Santo, and G. Scarì, Langmuir 26, 14799 (2010).
27. C. Buono, J. J. Anzinger, M. Amar, and H. S. Kruth, J. Clin. Invest. 119, 1373 (2009).
28. C. Wilhelm, F. Lavialle, C. Pechoux, I. Tatischeff, and F. Gazeau, Small 4, 577 (2008).
29. G. F. Goya, I. Marcos-Campos, R. Fernandez-Pacheco, B. Saez, J. Godino, L. Asin, J. Lambea, P. Tabuenca, J. I. Mayordomo, L. Larrad, M. R. Ibarra, and A. Tres, Cell. Biol. Int. 32, 1001 (2008).
30. W. Li, C. Chen, C. Ye, T. Wei, Y. Zhao, F. Lao, Z. Chen, H. Meng, Y. Gao, H. Yuan, G. Xing, F. Zhao, Z. Chai, X. Zhang, F. Yang, D. Han, X. Tang, and Y. Zhang, Nanotechnology 19, 145102 (2008).
31. J. M. Oh, S. J. Choi, G. E. Lee, J. E. Kim, and J. H. Choy, Chem. Asian. J. 4, 67 (2009).
32. A. Zaboronok, H. Tsurushima, T. Yamamoto, T. Isobe, K. Takada, T. Sakae, F. Yoshida, and A. Matsumura, Nanosci. Nanotechnol. Lett. 5, 990 (2013).
33. X. Hao, J. Wu, Y. Shan, M. Cai, X. Shang, J. Jiang, and H. Wang, J. Phys. Condens. Matter. 24, 164207 (2012).
34. T. Murakami, M. Nakatani, M. Kokubo, H. Nakatsuji, M. Inada, H. Imahori, M. Yudasaka, S. Iijima, and K. Tsuchida, Nanosci. Nanotechnol. Lett. 5, 402 (2013).
35. B. D. Chithrani and W. C. Chan, Nano Lett. 7, 1542 (2007).
36. B. D.Chithrani, A. A. Ghazani, and W. C. Chan, Nano Lett. 6, 662 (2006).
37. F. Lu, S. H. Wu, Y. Hung, and C. Y. Mou, Small 5, 1408 (2009).
38. W. Jiang, B. Y. Kim, J. T. Rutka, and W. C. Chan, Nat. Nanotechnol. 3, 145 (2008).
39. L. K. Limbach, Y. Li, R. N. Grass, T. J. Brunner, M. A. Hintermann, M. Muller, D. Gunther, and W. J. Stark, Environ. Sci. Technol. 39, 9370 (2005).
40. J. Huang, L. Bu, J. Xie, K. Chen, Z. Cheng, X. Li, and X. Chen, ACS Nano 4, 7151 (2010).
41. X. Huang, X. Teng, D. Chen, F. Tang, and J. He, Biomaterials 31, 438 (2010).
42. S. L. Tao and T. A. Desai, J. Control. Release 109, 127 (2005).
43. A. Albanese, P. S. Tang, and W. C. Chan, Annu. Rev. Biomed. Eng. 14, 1 (2012).
44. C. Merrill and N. Panda, The. Spectra 3, 14 (2012).
45. J. Xie, C. Xu, N. Kohler, Y. Hou, and S. Sun, Adv. Mater. 19, 3163 (2007).
46. E. A. Nance, G. F. Woodworth, K. A. Sailor, T. Y. Shih, Q. Xu, G. Swaminathan, D. Xiang, C. Eberhart, and J. Hanes, Sci. Transl. Med. 4, 149 (2012).
47. E. C. Cho, L. Au, Q. Zhang, and Y. Xia, Small 6, 517 (2010).
48. A. Villanueva, M. Cañete, A. G. Roca, M. Calero, S. V. Verdaguer, C. J. Serna, P. M. Morales, and R. Miranda, Nanotechnology 20, 115103 (2009).
49. C. Wilhelm, C. Billotey, J. Roger, J. N. Pons, J. C. Bacri, and F. Gazeau, Biomaterials 24, 1001 (2003).
50. A. L. Martin, L. M. Bernas, B. K. Rutt, P. J. Foster, and E. R. Gillies, Bioconjug. Chem. 19, 2375 (2008).
51. O. Harush-Frenkel, N. Debotton, S. Benita, and Y. Altschuler, Biochem. Biophys. Res. Commun. 353, 26 (2007).
52. R. R. Arvizo, O. R. Miranda, M. A. Thompson, C. M. Pabelick, R. Bhattacharya, J. D. Robertson, V. M. Rotello, Y. S. Prakash, and P. Mukherjee, Nano Lett. 10, 2543 (2010).
53. J. Yu, M. Baek, H. E. Chung and S. J. Choi, J. Phys. Conf. Ser. 304, 012007 (2011).
54. C. He, Y. Hu, L. Yin, C. Tang, and C. Yin, Biomaterials 31, 3657 (2010).
55. E. Frohlich, Int. J. Nanomedicine 7, 5577 (2012).
56. K. Xiao, Y. Li, J. Luo, J. S. Lee, W. Xiao, A. M. Gonik, R. G. Agarwal, and K. S. Lam, Biomaterials 32, 3435 (2011).
57. Y. Li, X. Li, Z. Li, and H. Gao, Nanoscale 4, 3768 (2012).
58. N. L. Rosi, D. A. Giljohann, C. S. Thaxton, A. K. Lytton-Jean, M. S. Han, and C. A. Mirkin, Science 312, 1027 (2006).
59. M. Zorko and U. Langel, Adv. Drug Deliv. Rev. 57, 529 (2005).
60. K. Cleal, L. He, P. D. Watson, and A. T. Jones, Curr. Pharm. Des. 19, 2878 (2013).
61. P. Desai, R. R. Patlolla, and M. Singh, Mol. Membr. Biol. 27, 247 (2010).
62. I. L. Medintz, T. Pons, J. B. Delehanty, K. Susumu, F. M. Brunel, P. E. Dawson, and H. Mattoussi, Bioconjug. Chem. 19, 1785 (2008).
63. S. F. Ye, M. M. Tian, T. X. Wang, L. Ren, D. Wang, L. H. Shen, and T. Shang, Nanomedicine 8, 833 (2012).
64. C. C. Berry, J. M. de la Fuente, M. Mullin, S. W. Chu, and A. S. Curtis, IEEE Trans. Nanobioscience 6, 262 (2007).
65. F. L. Xue, J. Y. Chen, J. Guo, C. C. Wang, W. L. Yang, P. N. Wang, and D. R. Lu, J. Fluoresc. 17, 149 (2007).
66. J. J. Green, E. Chiu, E. S. Leshchiner, J. Shi, R. Langer, and D. G. Anderson, Nano Lett. 7, 874 (2007).
67. V. Biju, D. Muraleedharan, K. Nakayama, Y. Shinohara, T. Itoh, Y. Baba, and M. Ishikawa, Langmuir 23, 10254 (2007).
68. H. Mok, J. W. Park, and T. G. Park, Bioconjug. Chem. 19, 797 (2008).
69. L. Sun, D. Liu, and Z. Wang, Langmuir 24, 10293 (2008).
70. L. Ding, J. Stilwell, T. Zhang, O. Elboudwarej, H. Jiang, J. P. Selegue, P. A. Cooke, J. W. Gray, and F. F. Chen, Nano Lett. 5, 2448 (2005).
71. A. M. Schranda, L. Daia, J. J. Schlagerb, S. M. Hussainb, and E. Osawac, Diamond Related Materials 16, 2118 (2007).
72. S. K. Sohaebuddin, P. T. Thevenot, D. Baker, J. W. Eaton, and L. Tang, Part Fibre Toxicol. 7, 22 (2010).
73. Y. Zhua, W. Lia, Q. Lia, Y. Lia, Y. Lia, X. Zhanga, and Q. Huanga, Carbon 47, 1351 (2009).
74. A. S. Wadajkar, J. U. Menon, and K. T. Nguyen, Rev. Nanosci. Nanotechnol. 1, 284 (2012).
75. M. Jin, G. Hao, X. Sun, and W. Chen, Rev. Nanosci. Nanotechnol. 1, 3 (2012).
76. N. Rozanova and J. Z. Zhang, Rev. Nanosci. Nanotechnol. 2, 29 (2013).
77. S. Smitha, V. S. Haseena, T. N. Narayanan, A. P. R. Mary, P. M. Ajayan, J. Puthumana, A. A. Aziz, R. R. Aburto, S. A. Mani, P. A. Joy, and M. R. Anantharaman, Mater. Express 2, 265 (2012).
78. S. Hou, S. Tong, J. Zhou, and G. Bao, Nanomedicine 7, 211 (2012).
79. J. Wang, Y. Huang, A. E. David, B. Chertok, L. Zhang, F. Yu, and V. C. Yang, Curr. Pharm. Biotechnol. 13, 2403 (2012).
80. Z. Zhen and J. Xie, Theranostics 2, 45 (2012).
81. J. Huang, L. Wang, R. Lin, A. Y. Wang, L. Yang, M. Kuang, W. Qian, and H. Mao, ACS. Appl. Mater. Interfaces 5, 4632 (2013).
82. J. J. Lu, F. Wang, Z. Y. Jin, and D. R. Zhong, Zhongguo Yi Xue Ke Xue Yuan Xue Bao? 31, 124 (2009).
83. K. Douma, L. Prinzen, D. W. Slaaf, C. P. Reutelingsperger, E. A. Biessen, T. M. Hackeng, M. J. Post, and M. A. van Zandvoort, Small 5, 544 (2009).
84. K. Wang, X. He, X. Yang, and H. Shi, Acc. Chem. Res. 46, 1367 (2013).
85. U. Pison, B. Paulke, S. Pietschmann, L. Kaufner, H. Bruhn, R. Cartier, and S. Schumacher, IFMBE Proceedings 25, 931 (2009).
86. Y. P. de Leon, J. L. Pichardo-Molina, N. A. Ochoa, and D. Luna-Moreno, 2012, 278364 (2012).
87. Y. Sun, M. Yu, S. Liang, Y. Zhang, C. Li, T. Mou, W. Yang, X. Zhang, B. Li, C. Huang, and F. Li, Biomaterials 32, 2999 (2011).
88. M. Medina-Sánchez, S. Miserere, and A. Merkoçi, Lab. Chip 12, 1932 (2012).
89. R. Friedman, J. Natl. Cancer Inst. 103, 1428 (2011).
90. A. Fabbro, G. Cellot, M. Prato, and L. Ballerini, Prog. Brain. Res. 194, 241 (2011).
91. M. HajjHassan, V. Chodavarapu, and S. Musallam, Sensors 8, 6704 (2008).
92. S. M. Douglas, I. Bachelet, and G. M. Church, Science 335, 831 (2012).
93. H. Shi, R. Magaye, V. Castranova, and J. Zhao, Part Fibre Toxicolo. 10, 15 (2013).
94. W. Lu and Y. Zu, Rev. Nanosci. Nanotechnol. 2, 208 (2013).
95. E. A. Leite, A. M. Q. Lana, A. D. Carvalho, Jr, L. G. V. Coelho, and M. C. D. Oliveira, J. Biomed. Nanotechnol. 8, 229 (2012).
96. R. Wahab, S. Dwivedi, A. Umar, S. Singh, I. H. Hwang, H. S. Shin, J. Musarrat, A. A. Al-Khedhairy, and Y. S. Kim, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 441 (2013).
97. J. Zhu, A. Kopwitthaya, K. T. Yong, R. Hu, W. C. Law, I. Roy, and H. Huang, Nanosci. Nanotechnol. Lett. 5, 195 (2013).
98. S. Li, C. Wu, X. Zhao, H. Jiang, H. Yan, and X. Wang, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 393 (2013).
99. G. Zhang, X. Zeng, and P. Li, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 741 (2013).
100. L. Liu, P. Li, G. Zhou, M. Wang, X. Jia, M. Liu, X. Niu, W. Song, H. Liu, and Y. Fan, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 1532 (2013).
101. Y. Pan, H. Ding, L. Qin, X. Zhao, J. Cai, and B. Du, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 1746 (2013).
102. O. V. Salata, J. Nanobiotech. 2, 1 (2004).
103. M. Epple, K. Ganesan, R. Heumann, J. Klesing, A. Kovtun, S. Neumann, and V. Sokolova, J. Mater. Chem. 20, 18 (2010).
104. A. Kumar, X. Zhang, and X. J. Liang, Biotechnol. Adv. 31, 593 (2013).
105. E. C. Dreaden, M. A. Mackey, X. Huang, B. Kang, and M. A. El-Sayed, Chem. Soc. Rev. 40, 3391 (2011).
106. E. C. Dreaden, A. M. Alkilany, X. Huang, C. J. Murphy, and M. A. El-Sayed, Chem. Soc. Rev. 41, 2740 (2012).
107. S. Parveen, R. Misra, and S. K. Sahoo, Nanomed-Nanotechnol. 8, 147 (2012).
108. S. Mallick, I. C. Sun, K. Kim, and D. K. Yil, J. Nanosci. Nanotechnol. 13, 3223 (2013).
109. G. F. Paciotti, L. Myer, D. Weinreich, D. Goia, N. Pavel, R. E. McLaughlin, and L. Tamarkin, Drug Deliv. 11, 169 (2004).
110. C. Jinping, G. Y. Juan, C. S. Han, and W. Wing-Tak, J. Biomed. Nanotechnol. 9, 1362 (2013).
111. S. Anandhakumar, V. Mahalakshmi, and A. M. Raichur, Mater. Sci. Eng. C 32, 2349 (2012).
112. L. Taccola, V. Raffa, C. Riggio, O. Vittorio, M. C. Iorio, R. Vanacore, A. Pietrabissa, and A. Cuschieri, Int. J. Nanomed. 6, 1129 (2011).
113. S. Kang and M. Elimelech, Small 4, 481 (2008).
114. Y. N. Xia, C. M. Cobley, J. Y. Chen, E. C. Cho, and L. V. Wang, Chem. Soc. Rev. 40, 44 (2011).
115. C. Hanley, J. Layne, A. Punnoose, K. M. Reddy, I. Coombs, A. Coombs, K. Feris, and D. Wingett, Nanotechnology 19, 295103 (2008).
116. M. A. Franco-Molina, E. Mendoza-Gamboa, C. A. Sierra-Rivera, R. A. Gómez-Flores, P. Zapata-Benavides, P. Castillo-Tello, J. M. Alcocer-González, D. F. Miranda-Hernández, R. S. Tamez-Guerra, and C. Rodríguez-Padilla, J. Exp. Clin. Canc. Res. 29, 148 (2010).
117. Z. Li, R. Yang, M. Yu, F. Bai, C. Li, and Z. L Wang, J. Phys. Chem. C 112, 20114 (2008).
118. X. Li, L. Wang, Y. Fan, Q. Feng, and F. Z. Cui, J. Nanomater. 2012, 1 (2012).
119. M. M. van Schooneveld, E. Vucic, R. Koole, Y. Zhou, J. Stocks, D. P. Cormode, C. Y. Tang, R. E. Gordon, K. Nicolay, A. Meijerink, Z. A. Fayad, and W. J. M. Mulder, Nano Lett. 8, 2517 (2008).
120. P. R. Chandran, M. N. N. Udupa, and N. Sandhyarani, Nanotechnology 23, 015602 (2012).
121. G. Giavaresi, R. Giardino, L. Ambrosio, G. Battiston, R. Gerbasi, M. Fini, L. Rimondini, and P. Torricelli, Int. J. Artif. Organs 26, 774 (2003).