Lanthanide-functionalized nanoparticles as MRI and luminescent probes for sensing and/or imaging applications

Inorganic Chemistry

Volumn 53, Issue 4, 2014, Pages 1867-1879

  Comby, Steve ^a   Surender, Esther M ^a   Kotova, Oxana ^a   Truman, Laura K ^a   Molloy, Jennifer K ^a,b   Gunnlaugsson, Thorfinnur ^a  

^a TRINITY COLLEGE DUBLIN   (Ireland)

^b UNIVERSITY OF BOLOGNA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

LANTHANIDE; NANOPARTICLE;

CHEMISTRY; LUMINESCENCE; METHODOLOGY; MOLECULAR IMAGING; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE IMAGING; REVIEW;

LANTHANOID SERIES ELEMENTS; LUMINESCENCE; MAGNETIC RESONANCE IMAGING; MOLECULAR IMAGING; NANOPARTICLES;

EID: 84894375050     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic4023568     Document Type: Review

References (132)

1. Rosi, N. L.; Mirkin, C. A. Chem. Rev. 2005, 105, 1547-1562
2. Zrazhevskiy, P.; Sena, M.; Gao, X. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4326-4354
3. Shi, J.; Votruba, A. R.; Farokhzad, O. C.; Langer, R. Nano Lett. 2010, 10, 3223-3230
4. Bamrungsap, S.; Zhao, Z.; Chen, T.; Wang, L.; Li, C.; Fu, T.; Tan, W. Nanomedicine (London, U.K.) 2012, 7, 1253-1271
5. Della Rocca, J.; Liu, D.; Lin, W. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 957-968
6. Dreaden, E. C.; El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1854-1865
7. Adair, J. H.; Parette, M. P.; Altinoglu, E. I.; Kester, M. ACS Nano 2010, 4, 4967-4970
8. Rivera-Gil, P.; Parak, W. J. ACS Nano 2008, 2, 2200-2205
9. Murphy, C. J.; Gole, A. M.; Stone, J. W.; Sisco, P. N.; Alkilany, A. M.; Goldsmith, E. C.; Baxter, S. C. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1721-1730
10. Sperling, R. A.; Riveragil, P.; Zhang, F.; Zanella, M.; Parak, W. J. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1896-1908
11. Wang, Z.; Ma, L. Coord. Chem. Rev. 2009, 253, 1607-1618
12. Boisselier, E.; Astruc, D. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1759-1782
13. Cobley, C. M.; Chen, J.; Cho, E. C.; Wang, L. V.; Xia, Y. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 44-56
14. Thakor, A. S.; Jokerst, J.; Zavaleta, C.; Massoud, T. F.; Gambhir, S. S. Nano Lett. 2011, 11, 4029-4036
15. Dykman, L.; Khlebtsov, N. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2256-2282
16. Llevot, A.; Astruc, D. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 242-257
17. Saha, K.; Agasti, S. S.; Kim, C.; Li, X.; Rotello, V. M. Chem. Rev. 2012, 112, 2739-2779
18. Thomas, K. G.; Kamat, P. V. Acc. Chem. Res. 2003, 36, 888-898
19. Daniel, M. C.; Astruc, D. Chem. Rev. 2004, 104, 293-346
20. Sardar, R.; Funston, A. M.; Mulvaney, P.; Murray, R. W. Langmuir 2009, 25, 13840-13851
21. Bünzli, J. C. Chem. Rev. 2010, 110, 2729-2755
22. McMahon, B.; Mauer, P.; McCoy, C. P.; Lee, T. C.; Gunnlaugsson, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17542-17543
23. Montgomery, C. P.; Murray, B. S.; New, E. J.; Pal, R.; Parker, D. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 925-937
24. Thibon, A.; Pierre, V. C. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 394, 107-120
25. Bünzli, J. C.; Eliseeva, S. V. Chem. Sci. 2013, 4, 1939-1949
26. Caravan, P. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 512-523
27. dos Santos, C. M. G.; Harte, A. J.; Quinn, S. J.; Gunnlaugsson, T. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 2512-2527
28. Comby, S.; Bünzli, J.-C. G. Lanthanide Near-Infrared Luminescence in Molecular Probes and Devices. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths; Gschneidner, K. A., Jr.; Bünzli, J.-C. G.; Pecharsky, V. K., Eds.; Elsevier Science BV: Amsterdam, The Netherlands, 2007; Vol. 37, Chapter 235, pp 217-470.
29. McMahon, B. K.; Gunnlaugsson, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10725-10728
30. Shinoda, S.; Tsukube, H. Analyst (Cambridge, U.K.) 2011, 136, 431-435
31. Debouttiere, P. J.; Roux, S.; Vocanson, F.; Billotey, C.; Beuf, O.; Favre-Reguillon, A.; Lin, Y.; Pellet-Rostaing, S.; Lamartine, R.; Perriat, P.; Tillement, O. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2330-2339
32. Alric, C.; Taleb, J.; Le Duc, G.; Mandon, C.; Billotey, C.; Le Meur-Herland, A.; Brochard, T.; Vocanson, F.; Janier, M.; Perriat, P.; Roux, S.; Tillement, O. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5908-5915
33. Moriggi, L.; Cannizzo, C.; Dumas, E.; Mayer, C. R.; Ulianov, A.; Helm, L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10828-10829
34. Marradi, M.; Alcantara, D.; de la Fuente, J. M.; Garcia-Martin, M. L.; Cerdan, S.; Penades, S. Chem. Commun. 2009, 3922-3924
35. Irure, A.; Marradi, M.; Arnaiz, B.; Genicio, N.; Padro, D.; Penades, S. Biomater. Sci. 2013, 1, 658-668
36. Song, Y.; Xu, X.; MacRenaris, K. W.; Zhang, X. Q.; Mirkin, C. A.; Meade, T. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9143-9147
37. Park, J. A.; Reddy, P. A. N.; Kim, H. K.; Kim, I. S.; Kim, G. C.; Chang, Y.; Kim, T. J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 6135-6137
38. Park, J. A.; Kim, H. K.; Kim, J. H.; Jeong, S. W.; Jung, J. C.; Lee, G. H.; Lee, J.; Chang, Y.; Kim, T. J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 2287-2291
39. Kim, H. K.; Jung, H. Y.; Park, J. A.; Huh, M. I.; Jung, J. C.; Chang, Y.; Kim, T. J. J. Mater. Chem. 2010, 20, 5411-5417
40. Md, N. S.; Kim, H. K.; Park, J. A.; Chang, Y.; Kim, T. J. Bull. Korean Chem. Soc. 2010, 31, 1177-1181
41. Warsi, M. F.; Adams, R. W.; Duckett, S. B.; Chechik, V. Chem. Commun. 2010, 46, 451-453
42. Warsi, M. F.; Chechik, V. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 9812-9817
43. Ferreira, M. F.; Mousavi, B.; Ferreira, P. M.; Martins, C. I. O.; Helm, L.; Martins, J. A.; Geraldes, C. F. G. C. Dalton Trans. 2012, 41, 5472-5475
44. Lin, M.; Zhao, Y.; Wang, S.; Liu, M.; Duan, Z.; Chen, Y.; Li, F.; Xu, F.; Lu, T. Biotechnol. Adv. 2012, 30, 1551-1561
45. Mader, H. S.; Kele, P.; Saleh, S. M.; Wolfbeis, O. S. Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 582-596
46. Zhou, J.; Liu, Z.; Li, F. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1323-1349
47. Chen, G.; Ohulchanskyy, T. Y.; Liu, S.; Law, W. C.; Wu, F.; Swihart, M. T.; Ågren, H.; Prasad, P. N. ACS Nano 2012, 6, 2969-2977
48. Wang, G.; Peng, Q.; Li, Y. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 322-332
49. Wang, H.; Wang, L. Inorg. Chem. 2013, 52, 2439-2445
50. Liu, Y.; Tu, D.; Zhu, H.; Ma, E.; Chen, X. Nanoscale 2013, 5, 1369-1384
51. Huhtinen, P.; Harma, H.; Lovgren, T. Recent Res. Dev. Bioconjugate Chem. 2005, 2, 85-108
52. Huhtinen, P.; Kivela, M.; Kuronen, O.; Hagren, V.; Takalo, H.; Tenhu, H.; Lovgren, T.; Harma, H. Anal. Chem. 2005, 77, 2643-2648
53. Kokko, L.; Lovgren, T.; Soukka, T. Anal. Chim. Acta 2007, 585, 17-23
54. Hagan, A. K.; Zuchner, T. Anal. Bioanal. Chem. 2011, 400, 2847-2864
55. Pihlasalo, S.; Pellonperä, L.; Martikkala, E.; Hänninen, P.; Härmä, H. Anal. Chem. 2010, 82, 9282-9288
56. Pihlasalo, S.; Kirjavainen, J.; Hänninen, P.; Härmä, H. Anal. Chem. 2011, 83, 1163-1166
57. Pihlasalo, S.; Puumala, P.; Hänninen, P.; Härmä, H. Anal. Chem. 2012, 84, 4950-4956
58. Härmä, H.; Pihlasalo, S.; Cywinski, P. J.; Mikkonen, P.; Hammann, T.; Löhmannsröben, H. G.; Hänninen, P. Anal. Chem. 2013, 85, 2921-2926
59. Mustafina, A. R.; Fedorenko, S. V.; Konovalova, O. D.; Menshikova, A. Y.; Shevchenko, N. N.; Soloveva, S. E.; Konovalov, A. I.; Antipin, I. S. Langmuir 2009, 25, 3146-3151
60. Fedorenko, S. V.; Bochkova, O. D.; Mustafina, A. R.; Burilov, V. A.; Kadirov, M. K.; Holin, C. V.; Nizameev, I. R.; Skripacheva, V. V.; Menshikova, A. Y.; Antipin, I. S.; Konovalov, A. I. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6350-6355
61. Samuel, J.; Tallec, G.; Cherns, P.; Ling, W. L.; Raccurt, O.; Poncelet, O.; Imbert, D.; Mazzanti, M. Chem. Commun. 2010, 46, 2647-2649
62. Gaillard, C.; Adumeau, P.; Canet, J. L.; Gautier, A.; Boyer, D.; Beaudoin, C.; Hesling, C.; Morel, L.; Mahiou, R. J. Mater. Chem. B 2013, 1, 4306-4312
63. Makhinson, B.; Duncan, A. K.; Elam, A. R.; de Bettencourt-Dias, A.; Medley, C. D.; Smith, J. E.; Werner, E. J. Inorg. Chem. 2013, 52, 6311-6318
64. Cousinie, S.; Gressier, M.; Reber, C.; Dexpert-Ghys, J.; Menu, M. J. Langmuir 2008, 24, 6208-6214
65. Divya, V.; Biju, S.; Varma, R. L.; Reddy, M. L. P. J. Mater. Chem. 2010, 20, 5220-5227
66. Duarte, A. P.; Gressier, M.; Menu, M. J.; Dexpert-Ghys, J.; Caiut, J. M.; Ribeiro, S. J. L. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 505-515
67. Zhang, D.; Wang, X.; Qiao, Z. A.; Tang, D.; Liu, Y.; Huo, Q. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 12505-12510
68. Vivero-Escoto, J. L.; Huxford-Phillips, R. C.; Lin, W. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2673-2685
69. Chen, Y.; Chi, Y.; Wen, H.; Lu, Z. Anal. Chem. 2007, 79, 960-965
70. Eliseeva, S. V.; Song, B.; Vandevyver, C. D. B.; Chauvin, A. S.; Wacker, J. B.; Bünzli, J.-C. G. New J. Chem. 2010, 34, 2915-2921
71. Duarte, A. P.; Mauline, L.; Gressier, M.; Dexpert-Ghys, J.; Roques, C.; Caiut, J. M.; Deffune, E.; Maia, D. C. G.; Carlos, I. Z.; Ferreira, A. A. P.; Ribeiro, S. J. L.; Menu, M. J. Langmuir 2013, 29, 5878-5888
72. Gao, F.; Luo, F.; Chen, X.; Yao, W.; Yin, J.; Yao, Z.; Wang, L. Talanta 2009, 80, 202-206
73. Qin, P. Z.; Niu, C. G.; Zeng, G. M.; Ruan, M.; Tang, L.; Gong, J. L. Talanta 2009, 80, 991-995
74. Härmä, H.; Keranen, A. M.; Lovgren, T. Nanotechnology 2007, 18, 075604-1-075604/7
75. Xia, X.; Xu, Y.; Zhao, X.; Li, Q. Clin. Chem. 2009, 55, 179-182
76. Wu, J.; Wang, G.; Jin, D.; Yuan, J. G.; Guan, Y. F.; Piper, J. Chem. Commun. 2008, 365-367
77. Tian, L.; Dai, Z.; Zhang, L.; Zhang, R.; Ye, Z.; Wu, J.; Jin, D.; Yuan, J. Nanoscale 2012, 4, 3551-3557
78. Philippot, C.; Bourdolle, A.; Maury, O.; Dubois, F.; Boury, B.; Brustlein, S.; Brasselet, S.; Andraud, C.; Ibanez, A. J. Mater. Chem. 2011, 21, 18613-18622
79. Ai, K. L.; Zhang, B. H.; Lu, L. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 304-308
80. Sun, Y. Y.; Jiu, H. F.; Zhang, D. G.; Gao, H. G.; Guo, B.; Zhang, Q. J. Chem. Phys. Lett. 2005, 410, 204-208
81. Aslan, K.; Wu, M.; Lakowicz, J. R.; Geddes, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1524-1525
82. Haushalter, J. P.; Faris, G. W. Appl. Opt. 2007, 46, 1918-1923
83. Shukla, R.; Bansal, V.; Chaudhary, M.; Basu, A.; Bhonde, R. R.; Sastry, M. Langmuir 2005, 21, 10644-10654
84. Gu, Y. J.; Cheng, J.; Lin, C. C.; Lam, Y. W.; Cheng, S. H.; Wong, W. T. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2009, 237, 196-204
85. Nativo, P.; Prior, I. A.; Brust, M. ACS Nano 2008, 2, 1639-1644
86. Huang, K.; Ma, H.; Liu, J.; Huo, S.; Kumar, A.; Wei, T.; Zhang, X.; Jin, S.; Gan, Y.; Wang, P. C.; He, S.; Zhang, X.; Liang, X. J. ACS Nano 2012, 6, 4483-4493
87. Ojea-Jiménez, I.; Garcia-Fernandez, L.; Lorenzo, J.; Puntes, V. F. ACS Nano 2012, 6, 7692-7702
88. Marchesano, V.; Hernandez, Y.; Salvenmoser, W.; Ambrosone, A.; Tino, A.; Hobmayer, B.; la Fuente, M. d.; Tortiglione, C. ACS Nano 2013, 7, 2431-2442
89. Ipe, B. I.; Yoosaf, K.; Thomas, K. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1907-1913
90. Lewis, D. J.; Day, T. M.; MacPherson, J. V.; Pikramenou, Z. Chem. Commun. 2006, 1433-1435
91. Massue, J.; Quinn, S. J.; Gunnlaugsson, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6900-6901
92. Lu, Y.; Dasog, M.; Leontowich, A. F. G.; Scott, R. W. J.; Paige, M. F. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17446-17454
93. Anger, P.; Bharadwaj, P.; Novotny, L. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 113002-1-113002-4
94. Jennings, T. L.; Singh, M. P.; Strouse, G. F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5462-5467
95. Dulkeith, E.; Ringler, M.; Klar, T. A.; Feldmann, J.; Munoz Javier, A.; Parak, W. J. Nano Lett. 2005, 5, 585-589
96. Mayilo, S.; Kloster, M. A.; Wunderlich, M.; Lutich, A.; Klar, T. A.; Nichtl, A.; Kürzinger, K.; Stefani, F. D.; Feldmann, J. Nano Lett. 2009, 9, 4558-4563
97. Acuna, G. P.; Bucher, M.; Stein, I. H.; Steinhauer, C.; Kuzyk, A.; Holzmeister, P.; Schreiber, R.; Moroz, A.; Stefani, F. D.; Liedl, T.; Simmel, F. C.; Tinnefeld, P. ACS Nano 2012, 6, 3189-3195
98. Zhang, X.; Marocico, C. A.; Lunz, M.; Gerard, V. A.; Gunko, Y. K.; Lesnyak, V.; Gaponik, N.; Susha, A. S.; Rogach, A. L.; Bradley, A. L. ACS Nano 2012, 6, 9283-9290
99. Bonnet, C. S.; Massue, J.; Quinn, S. J.; Gunnlaugsson, T. Org. Biomol. Chem. 2009, 7, 3074-3078
100. Murray, N. S.; Jarvis, S. P.; Gunnlaugsson, T. Chem. Commun. 2009, 4959-4961
101. Molloy, J. K.; Gunnlaugsson, T. Unpublished results, 2010.
102. Lynch, I.; Dawson, K. A. Nano Today 2008, 3, 40-47
103. De Paoli Lacerda, S. H.; Park, J. J.; Meuse, C.; Pristinski, D.; Becker, M. L.; Karim, A.; Douglas, J. F. ACS Nano 2010, 4, 365-379
104. Hung, A.; Mwenifumbo, S.; Mager, M.; Kuna, J. J.; Stellacci, F.; Yarovsky, I.; Stevens, M. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1438-1450
105. Monopoli, M. P.; Aberg, C.; Salvati, A.; Dawson, K. A. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 779-786
106. Alkilany, A. M.; Lohse, S. E.; Murphy, C. J. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 650-661
107. Comby, S.; Gunnlaugsson, T. ACS Nano 2011, 5, 7184-7197
108. Lewis, D. J.; Bruce, C.; Bohic, S.; Cloetens, P.; Hammond, S. P.; Arbon, D.; Blair-Reid, S.; Pikramenou, Z.; Kysela, B. Nanomedicine (London, U.K.) 2010, 5, 1547-1557
109. Savage, A. C.; Pikramenou, Z. Chem. Commun. 2011, 47, 6431-6433
110. Davies, A.; Lewis, D. J.; Watson, S. P.; Thomas, S. G.; Pikramenou, Z. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 1862-1867
111. Truman, L. K.; Comby, S.; Gunnlaugsson, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9624-9627
112. Bonnet, C. S.; Gunnlaugsson, T. New J. Chem. 2009, 33, 1025-1030
113. Plush, S. E.; Gunnlaugsson, T. Dalton Trans. 2008, 3801-3804
114. Law, G. L.; Pal, R.; Palsson, L. O.; Parker, D.; Wong, K. L. Chem. Commun. 2009, 7321-7323
115. Smith, D. G.; McMahon, B. K.; Pal, R.; Parker, D. Chem. Commun. 2012, 48, 8520-8522
116. Weitz, E. A.; Chang, J. Y.; Rosenfield, A. H.; Morrow, E. A.; Pierre, V. C. Chem. Sci. 2013, 4, 4052-4060
117. Truman, L. K.; Gunnlaugsson, T. Unpublished results, 2012.
118. Jin, Y. Acc. Chem. Res. 2013, 10.1021/ar400086e
119. Liu, Y.; Tu, D.; Zhu, H.; Chen, X. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6924-6958
120. Feng, W.; Han, C.; Li, F. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 2013, 25, 5287-5303
121. Tu, D.; Liu, Y.; Zhu, H.; Chen, X. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 5516-5527
122. Wang, B.; Hai, J.; Wang, Q.; Li, T.; Yang, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3063-3066
123. Xi, P.; Cheng, K.; Sun, X.; Zeng, Z.; Sun, S. Chem. Commun. 2012, 48, 2952-2954
124. Liu, Z.; Li, B.; Wang, B.; Yang, Z.; Wang, Q.; Li, T.; Qin, D.; Li, Y.; Wang, M.; Yan, M. Dalton Trans. 2012, 41, 8723-8728
125. Smolensky, E. D.; Zhou, Y.; Pierre, V. C. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 2141-2147
126. Smolensky, E. D.; Peterson, K. L.; Weitz, E. A.; Lewandowski, C.; Pierre, V. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8966-8972
127. Liu, J.; Zhang, W.; Zhang, H.; Yang, Z.; Li, T.; Wang, B.; Huo, X.; Wang, R.; Chen, H. Chem. Commun. 2013, 49, 4938-4940
128. Elmes, R. B. P.; Orange, K. N.; Cloonan, S. M.; Williams, D. C.; Gunnlaugsson, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15862-15865
129. Lyon, J. L.; Fleming, D. A.; Stone, M. B.; Schiffer, P.; Williams, M. E. Nano Lett. 2004, 4, 719-723
130. Tang, J.; Myers, M.; Bosnick, K. A.; Brus, L. E. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7501-7506
131. Pinna, N.; Grancharov, S.; Beato, P.; Bonville, P.; Antonietti, M.; Niederberger, M. Chem. Mater. 2005, 17, 3044-3049
132. Chourpa, I.; Douziech-Eyrolles, L.; Ngaboni-Okassa, L.; Fouquenet, J.-F.; Cohen-Jonathan, S.; Souce, M.; Marchais, H.; Duboisa, P. Analyst (Cambridge, U.K.) 2005, 130, 1395-1403