Nanocoating of single cells: From maintenance of cell viability to manipulation of cellular activities

Advanced Materials

Volumn 26, Issue 13, 2014, Pages 2001-2010

  Park, Ji Hun ^a   Yang, Sung Ho ^b   Lee, Juno ^a   Ko, Eun Hyea ^a   Hong, Daewha ^a   Choi, Insung S ^a  

^a Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)   (South Korea)

^b Korea National University of Education   (South Korea)

Author keywords

artificial spores; cell; coating; encapsulation; nanoshell

Indexed keywords

CELLS; COATINGS; CYTOLOGY; ENCAPSULATION;

ARTIFICIAL SPORES; BIO-TEMPLATING; CELL VIABILITY; CELLULAR ACTIVITIES; HISTORICAL DEVELOPMENT; NANOSHELL; RESEARCH FOCUS; SINGLE-CELL LEVEL;

MOLECULAR BIOLOGY;

INORGANIC COMPOUND; NANOSHELL; ORGANIC COMPOUND;

ANIMAL; ARTICLE; ARTIFICIAL SPORES; CELL PROTECTION; CELL SURVIVAL; CELLS; CHEMISTRY; COATING; ENCAPSULATION; HUMAN; METHODOLOGY; NANOTECHNOLOGY; SINGLE CELL ANALYSIS;

ARTIFICIAL SPORES; CELL; COATING; ENCAPSULATION; NANOSHELL;

ANIMALS; CELL SURVIVAL; CYTOPROTECTION; HUMANS; INORGANIC CHEMICALS; NANOTECHNOLOGY; ORGANIC CHEMICALS; SINGLE-CELL ANALYSIS;

EID: 84897911947     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201304568     Document Type: Article

References (118)

1. a) D. W. Green, G. Li, B. Milthorpe, B. Ben-Nissan, Mater. Today 2012, 15, 60-66
2. b) G. Orive, R. M. Hernández, A. R. Gascõn, R. Calafiore, T. M. S. Chang, P. de Vos, G. Hortelano, D. Hunkeler, I. Lacík, A. M. J. Shapiro, J. L. Pedraz, Nat. Medicine 2003, 9, 104-107
3. c) A. Dove, Nat. Biotechnol. 2002, 20, 339-343
4. d) Chang, T. M. S., Science 1964, 146, 524-525.
5. a) S. H. Yang, D. Hong, J. Lee, E. H. Ko, I. S. Choi, Small 2013, 9, 178-186
6. b) D. Hong, M. Park, S. H. Yang, J. Lee, Y.-G. Kim, I. S. Choi, Trends Biotechnol. 2013, 31, 442-447.
7. a) I. Drachuk, M. K. Gupta, V. V. Tsukruk, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 4437-4453
8. b) E. Michelini, L. Cevenini, M. M. Calabretta, S. Spinozzi, C. Camborata, A. Roda, Anal. Bioanal. Chem. 2013, 405, 6155-6163.
9. a) S. Leporatti, A. Voigt, R. Mitlöhner, G. Sukhorukov, E. Donath, H. Möhwald, Langmuir 2000, 16, 4059-4063
10. b) H. Möhwald, Colloids Surf. A 2000, 171, 25-31
11. c) S. Moya, L. Dähne, A. Voigt, S. Leporatti, E. Donath, H. Möhwald, Colloids Surf. A 2001, 183-185, 27-40
12. d) S. Leporatti, C. Gao, A. Voigt, E. Donath, H. Möhwald, Eur. Phys. J. E 2001, 5, 13-20
13. e) E. Donath, S. Moya, B. Neu, G. Sukhorukov, R. Georgieva, A. Voigt, H. Bäumler, H. Kiesewetter, H. Möhwald, Chem. Eur. J. 2002, 8, 5481-5485
14. f) R. Georgieva, S. Moya, M. Hin, R. Mitlöhner, E. Donath, H. Kiesewetter, H. Möhwald, H. Bäumler, Biomacromolecules 2002, 3, 517-524
15. g) S. Moya, R. Georgieva, H. Bäumler, W. Richter, E. Donath, Med. Biol. Eng. Comput. 2003, 41, 504-508
16. h) R. Georgieva, S. Moya, E. Donath, H. Bäumler, Langmuir 2004, 20, 1895-1900
17. i) O. Kreft, R. Georgieva, H. Bäumler, M. Steup, B. Müller-Röber, G. Sukhorukov, H. Möhwald, Macromol. Rapid Commun. 2006, 27, 435-440.
18. B. Neu, A. Voigt, R. Mitlöhner, S. Leporatti, C. Y. Gao, E. Donath, H. Kiesewetter, H. Möhwald, H. J. Meiselman, H. Bäumler, J. Microencapsulation 2001, 18, 385-395.
19. a) Z. Li, S. W. Chung, J.-M. Nam, D. S. Ginger, C. A. Mirkin, Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 2306-2309
20. b) A. Sugunan, P. Melin, J. Schnürer, J. G. Hilborn, J. Dutta, Adv. Mater. 2007, 19, 77-81.
21. a) V. Berry, S. Rangaswamy, R. F. Saraf, Nano Lett. 2004, 4, 939-942
22. b) V. Berry, R. F. Saraf, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6668-6673
23. c) V. Berry, A. Gole, S. Kundu, C. J. Murphy, R. Saraf, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17600-17601
24. d) V. Maheshwari, D. E. Fomenko, G. Singh, R. F. Saraf, Langmuir 2010, 26, 371-377.
25. J. Wang, S. He, L. Xu, N. Gu, Chinese Sci. Bull. 2007, 52, 2919-2924.
26. a) H. Ai, M. Fang, S. A. Jones, Y. M. Lvov, Biomacromolecules 2002, 3, 560-564
27. b) M. Yu, A. Ivanisevic, Biomaterials 2004, 25, 3655-3662.
28. a) A. Diaspro, D. Silvano, S. Krol, O. Cavalleri, A. Gliozzi, Langmuir 2002, 18, 5047-5050
29. b) S. Krol, A. Diaspro, IEEE Trans. Nanobiosci. 2004, 3, 32-38
30. c) S. Krol, O. Cavalleri, P. Ramoino, A. Gliozzi, A. Diaspro, J. Microscopy 2003, 212, 239-243
31. d) S. Krol, M. Nolte, A. Diaspro, D. Mazza, R. Magrassi, A. Gliozzi, A. Fery, Langmuir 2005, 21, 705-709
32. e) T. S. Lanero, O. Cavalleri, S. Krol, R. Rolandi, A. Gliozzi, J. Biotechnol. 2006, 124, 723-731
33. f) T. Svaldo-Lanero, S. Krol, R. Magrassi, A. Diaspro, R. Rolandi, A. Gliozzi, O. Cavalleri, Ultramicroscopy 2007, 107, 913-921.
34. W. C. Mak, K. W. Sum, D. Trau, R. Renneberg, IEE Proc.-Nanobiotechnol. 2004, 151, 67-72.
35. a) R. F. Fakhullin, A. I. Zamaleeva, R. T. Minullina, S. A. Konnova, V. N. Paunov, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 4189-4206
36. b) R. F. Fakhrullin, Y. M. Lvov, ACS Nano 2012, 6, 4557-4564.
37. A. Hillberg, M. Tabrizian, Biomacromolecules 2006, 7, 2742-2750.
38. a) S. Mansouri, J. Fatisson, Z. Miao, Y. Merhi, F. M. Winnik, M. Tabrizian, Langmuir 2009, 25, 14071-14078
39. b) S. Mansouri, Y. Merhi, F. M. Winnik, M. Tabrizian, Biomacromolecules 2011, 12, 585-592
40. c) J. T. Wilson, W. Cui, E. L. Chaikof, Nano Lett. 2008, 8, 1940-1948
41. d) J. T. Wilson, V. R. Krishnamurthy, W. Cui, Z. Qu, E. L. Chaikof, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18228-18229
42. e) J. T. Wilson, W. Cui, V. Kozlovskaya, E. Kharlampieva, D. Pan, Z. Qu, V. R. Krishnamurthy, J. Mets, V. Kumar, J. Wen, Y. Song, V. V. Tsukruk, E. L. Chaikof, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7054-7064.
43. a) S. S. Balkundi, N. G. Veerabadran, D. M. Eby, G. R. Johnson, Y. M. Lvov, Langmuir 2009, 25, 14011-14016
44. b) B. Franz, S. S. Balkundi, C. Dahl, Y. M. Lvov, A. Prange, Macromol. Biosci. 2010, 10, 164-172
45. c) C. Ye, O. Shchepelina, R. Calabrese, I. Drachuk, D. L. Kaplan, V. V. Tsukruk, Biomacromolecules 2011, 12, 4319-4325
46. d) V. Kozlovskaya, S. Harbaugh, I. Drachuk, O. Shchepelina, N. Kelley-Loughnane, M. Stone, V. V. Tsukruk, Soft Matter 2011, 7, 2364-2372
47. e) J. L. Carter, I. Drachuk, S. Harbaugh, N. Kelley-Loughnane, M. Stone, V. V. Tsukruk, Macromol. Biosci. 2011, 11, 1244-1253
48. f) I. Drachuk, O. Shchepelina, S. Harbaugh, N. Kelley-Loughnane, M. Stone, V. V. Tsukruk, Small 2013, DOI: 10.1002/smll.201202992
49. a) M. Germain, P. Balaguer, J.-C. Nicolas, F. Lopez, J.-P. Esteve, G. B. Shkhorukov, M. Winterhalter, H. Richard-Foy, D. Fournier, Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 1566-1573
50. b) N. G. Veerabadran, P. L. Goli, S. S. Stewart-Clark, Y. M. Lvov, D. K. Mills, Macromol. Biosci. 2007, 7, 877-882
51. c) A. Nishiguchi, H. Yoshida, M. Matsusaki, M. Akashi, Adv. Mater. 2011, 23, 3506-3510
52. d) M. Matsusaki, K. Kadowaki, Y. Nakahara, M. Akashi, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4689-4692
53. e) L. H. Granicka, M. Antosiak-Iwańska, E. Godlewska, G. Hoser, M. Strawski, M. Szklarczyk, K. Dudziński, Artif. Cell Blood Sub. Biotechnol. 2009, 37, 187-194
54. f) L. H. Granicka, M. Antosiak-Iwańska, E. Godlewska, M. Strawski, M. Szklarczyk, B. Maranowski, C. Kowalewski, J. Wiśniewek, Cell Blood Sub. Biotechnol. 2011, 39, 274-280
55. g) M. Borkowska, E. Godlewska, M. Antosiak-Iwańska, J. Kinasiewicz, M. Strawski, M. Szklarczyk, L. H. Granicka, J. Biomed. Nanotechnol. 2012, 8, 912-917.
56. a) R. F. Fakhrullin, A. Zamaleeva, M. V. Morozov, D. I. Tazetdinova, F. K. Alimova, A. K. Hilmutdinov, R. I. Zhdanov, M. Kahraman, M. Culha, Langmuir 2009, 25, 4628-4634
57. b) A. Zamaleeva, I. R. Sharipova, A. V. Porfireva, G. A. Evtugyn, R. F. Fakhrullin, Langmuir 2010, 26, 2671-2679
58. c) S. H. Yang, T. Lee, E. Seo, E. H. Ko, I. S. Choi, B.-S. Kim, Macromol. Biosci. 2012, 12, 61-66.
59. a) I. Safarik, K. Pospiskova, K. Horska, M. Safarikova, Soft Matter 2012, 8, 5407-5413
60. b) I. Safarik, M. Safarikova, China Particuol. 2007, 5, 19-25 and references theirein
61. c) M. Safarikova, L. Ptackova, I. Kibrikova, I. Safarik, Chemosphere 2005, 59, 831-835
62. d) H. Yavuz, A. Denizli, H. Güngünes, M. Safarikova, I. Safarik, Sep. Purif. Technol. 2006, 52, 253-260
63. e) L. Uzun, N. Saglam, M. Safarikova, I. Safarik, A. Denizli, Sep. Sci. Technol. 2011, 46, 1045-1051
64. f) I. Safarik, L. F. T. Rego, M. Borovska, E. Mosiniewicz-Szablewska, F. Weyda, M. Safarikova, Enzyme Microb. Technol. 2007, 40, 1551-1556
65. g) Y. Q. Ji, Y. T. Hu, Q. Tian, X. Z. Shao, J. Y. Li, M. Safarikova, I. Safarik, Sep. Sci. Technol. 2010, 45, 1499-1504
66. h) M. Safarikova, B. M. R. Pona, E. Mosiniewicz-Szablewska, F. Weyda, I. Safarik, Fresenius Environ. Bull. 2008, 17, 486-492
67. i) M. Safarikova, Z. Maderova, I. Safarik, Food Res. Int. 2009, 42, 521-524.
68. a) R. F. Fakhrullin, J. Garc̈ia-Alonso, V. N. Paunov, Soft Matter 2010, 6, 391-397
69. b) J. Garc̈ia-Alonso, R. F. Fakhrullin, V. N. Paunov, Biosens. Bioelectron. 2010, 25, 1816-1819
70. c) J. Garcia-Alonso, R. F. Fakhrullin, V. N. Paunov, Z. Shen, J. D. Hardege, N. Pamme, S. J. Haswell, G. M. Greenway, Anal. Bioanal. Chem. 2011, 400, 1009-1013
71. d) M. D. Tarn, R. F. Fakhrullin, V. N. Paunov, N. Pamme, Mater. Lett. 2013, 95, 182-185
72. e) R. F. Fakhrullin, L. V. Shlykova, A. I. Zamaleeva, D. K. Nurgaliev, Y. N. Osin, J. Garc̈ia-Alonso, V. N. Paunov, Macromol. Biosci. 2010, 10, 1257-1264
73. f) A. I. Zamaleeva, I. R. Sharipova, R. V. Shamagsumova, A. N. Ivanov, G. A. Evtugyn, D. G. Ishmuchametova, R. F. Fakhrullin, Anal. Methods 2011, 3, 509-513
74. g) D. Zhang, R. F. Fakhrullin, M. Özmen, H. Wang, J. Wang, V. N. Paunov, G. Li, W. E. Huang, Microb. Biotechnol. 2011, 4, 89-97
75. h) M. Szamukova, A. I. Zamaleeva, D. G. Ishmuchametova, Y. N. Osin, A. P. Kiyasov, D. K. Nurgaliev, O. N. Ilinskaya, R. F. Fakhrullin, Langmuir 2011, 27, 14386-14393
76. i) R. T. Minullina, Y. N. Osin, D. G. Ishmuchametova, R. F. Fakhrullin, Langmuir 2011, 27, 7708-7713
77. j) M. R. Dzamukova, E. A. Naumenko, N. I. Lannik, R. F. Fakhrullin, Biomater. Sci. 2013, 1, 810-813.
78. a) W.-S. Kuo, C.-M. Wu, Z.-S. Yang, S.-Y. Chen, C.-Y. Chen, C.-C. Huang, W.-M. Li, C.-K. Sun, C.-S. Yeh, Chem. Commun. 2008, 4430-4432
79. b) K. Kashefi, J. M. Tor, K. P. Nevin, D. R. Lovely, Appl. Environ. Microbiol. 2001, 67, 3275-3279
80. c) F. Reith, S. L. Rogers, D. C. McPhail, D. Webb, Science 2006, 313, 233-236
81. d) F. Reith, M. F. Lengke, D. Falconer, D. Craw, G. Southam, ISME J. 2007, 1, 567-584
82. e) F. Reith, L. Fairbrother, G. Nolze, O. Wilhelmi, P. L. Clode, A. Gregg, J. E. Parsons, S. A. Wakelin, A. Pring, R. Hough, G. Southam, J. Brugger, Geology 2010, 38, 843-846
83. f) C. W. Johnston, M. A. Wyatt, X. Li, A. Ibrahim, J. Shuster, G. Southam, N. A. Magarvey, Nat. Chem. Biol. 2013, 9, 241-243
84. g) P. Gwynne, Nature 2013, 495, S12-S13.
85. a) R. F. Fakhrullin, R. T. Minullina, Langmuir 2009, 25, 6617-6621
86. b) B. Wang, P. Liu, W. Jiang, H. Pan, X. Xu, R. Tang, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3560-3564
87. c) B. Wang, P. Liu, Y. Tang, H. Pan, X. Xu, R. Tang, PLoS ONE 2010, 5, e9963
88. d) J. Flemke, M. Maywald, V. Sieber, Biomacromolecules 2013, 14, 207-214.
89. a) S. H. Yang, K.-B. Lee, B. Kong, J.-H. Kim, H.-S. Kim, I. S. Choi, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 9160-9163
90. b) W. Xiong, Z. Yang, H. Zhai, G. Wang, X. Xu, W. Ma, R. Tang, Chem. Commun. 2013, 49, 7525-7527
91. c) S. H. Yang, E. H. Ko, I. S. Choi, Langmuir 2012, 28, 2151-2155
92. d) V. G. Kessler, G. A. Seisenbaeva, M. Unell, S. Håkansson, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8506-8509
93. e) C. Guan, G. Wang, J. Ji, J. Wang, H. Wang, M. Tan, J. Sol-Gel Sci. Technol. 2008, 48, 369-377
94. f) W. E. G. Müller, S. Engel, X. Wang, S. E. Wolf, W. Tremel, N. L. Thakur, A. Krasko, M. Divekar, H. C. Schröder, Biomaterials 2008, 29, 771-779.
95. S. H. Yang, E. H. Ko, Y. H. Jung, I. S. Choi, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6115-6118.
96. a) S. H. Yang, S. M. Kang, K.-B. Lee, T. D. Chung, H. Lee, I. S. Choi, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2795-2979
97. b) Z. Iqbal, E. P. C. Lai, T. J. Avis, J. Mater. Chem. 2012, 22, 21608-21612
98. c) W. Zheng, J. Gao, L. Song, C. Chen, D. Guan, Z. Wang, Z. Li, D. Kong, Z. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 266-271.
99. a) R. Kempaiah, S. Salgado, W. L. Chung, V. Maheshwari, Chem. Commun. 2011, 47, 11480-11482
100. b) R. Kempaiah, A. Chung, V. Maheshwari, ACS Nano 2011, 5, 6025-6031
101. c) N. Mohanty, M. Fahrenholtz, A. Nagaraja, D. Boyle, V. Berry, Nano Lett. 2011, 11, 1270-1275
102. d) A. Matsuzawa, M. Matsusaki, M. Akashi, Langmuir 2013, 29, 7362-7368.
103. a) S. Konnova, I. R. Sharipova, T. A. Demina, Y. N. Osin, D. R. Yarullina, O. N. Illinskaya, Y. M. Lvov, R. F. Fakhrullin, Chem. Commun. 2013, 49, 4208-4210
104. b) J. Lee, S. H. Yang, S.-P. Hong, D. Hong, H. Lee, H.-Y. Lee, Y.-G. Kim, I. S. Choi, Macromol. Rapid Commun. 2013, 34, 1351-1356.
105. c) I. Drachuk, O. Shchepelina, M. Lisunova, S. Harbaugh, N. Kelley-Loughnane, M. Stone, V. V. Tsukruk, ACS Nano 2012, 6, 4266-4278
106. d) T. Aikawa, T. Konno, K. Ishihara, Soft Matter 2013, 9, 4628-4634
107. e) R. Magrassi, P. Ramoino, P. Bianchini, A. Diaspro, Microsc. Res. Tech. 2010, 73, 931-936
108. f) G. Wang, L. Wang, P. Liu, Y. Yan, X. Xu, R. Tang, ChemBioChem 2010, 11, 2368-2373
109. g) X. Xu, B. Wang, R. Tang, ChemSusChem 2011, 4, 1439-1446
110. h) E. H. Ko, Y. Yoon, J. H. Park, S. H. Yang, D. Hong, K.-B. Lee, H. K. Shon, T. G. Lee, I. S. Choi, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 12279-12282.
111. a) S. A. Davis, S. L. Burkett, N. H. Mendelson, S. Mann, Nature 1997, 385, 420-423
112. b) S. A. Davis, H. M. Patel, E. L. Mayes, N. H. Mendelson, G. Franco, S. Mann, Chem. Mater. 1998, 10, 2516-2524.
113. a) S. R. Hall, Biotemplating: Complex Structures from Natural Materials, World Scientific Publishing Company, Singapore, 2009, pp. 153-173
114. b) S. Chia, J. Urano, F. Tamanoi, B. Dunn, J. I. Zink, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6488-6489
115. c) M. Huang, Y. Wang, J. Mater. Chem. 2012, 22, 626-630
116. d) H. Zhou, T. Fan, D. Zhang, Q. Guo, H. Ogawa, Chem. Mater. 2007, 19, 2144-2146
117. e) H.-W. Shim, Y.-H. Jin, S.-D. Seo, S.-H. Lee, D.-W. Kim, ACS Nano 2011, 5, 443-449
118. f) J. Boroviĉka, W. J. Metheringham, L. A. Madden, C. D. Walton, S. D. Stoyanov, V. N. Paunov, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5282-5285.