Size-dependent knockdown potential of siRNA-loaded cationic nanohydrogel particles

Biomacromolecules

Volumn 15, Issue 11, 2014, Pages 4111-4121

  Nuhn, Lutz ^a   Tomcin, Stephanie ^b   Miyata, Kanjiro ^c   Mailänder, Volker ^b,d   Landfester, Katharina ^b   Kataoka, Kazunori ^c,d   Zentel, Rudolf ^a  

^a JOHANNES GUTENBERG UNIVERSITY   (Germany)

^b MAX PLANCK INSTITUTE FOR POLYMER RESEARCH   (Germany)

^c UNIVERSITY MEDICAL CENTER MAINZ   (Germany)

^d UNIVERSITY OF TOKYO   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BLOCK COPOLYMERS; ETHYLENE; ETHYLENE GLYCOL; NANOSTRUCTURED MATERIALS; OLIGONUCLEOTIDES;

CO-LOCALIZATION STUDIES; DOUBLE-STRANDED RNA; INTRACELLULAR DISTRIBUTION; LOADING CHARACTERISTICS; MANUFACTURING PROCESS; MATERIAL COMPOSITIONS; PENTAFLUOROPHENYL METHACRYLATE; PHYSICOCHEMICAL PROPERTY;

RNA;

COPOLYMER; ETHER; METHACRYLIC ACID DERIVATIVE; METHACYLIC PENTAFLUOROPHENYL ACID ESTER; NANOPARTICLE; SMALL INTERFERING RNA; SPERMINE; TRI(ETHYLENE GLYCOL)METHYL ETHER; UNCLASSIFIED DRUG; CATION; DOUBLE STRANDED RNA; HYDROGEL; MACROGOL DERIVATIVE; NANOGEL; POLYETHYLENEIMINE;

AGAR GEL ELECTROPHORESIS; ARTICLE; CELL VIABILITY; CELLULAR DISTRIBUTION; CONFOCAL LASER MICROSCOPY; CONTROLLED STUDY; CROSS LINKING; ENDOSOME; GENE DELIVERY SYSTEM; GENE SILENCING; HUMAN; HUMAN CELL; HYDRODYNAMICS; HYDROGEL; LIGHT SCATTERING; LYSOSOME; MOLECULAR WEIGHT; NANOFABRICATION; NANOHYDROGEL; PARTICLE SIZE; PHYSICAL CHEMISTRY; PRIMARY CELL; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; CHEMISTRY; GENETICS; HELA CELL LINE; PROCEDURES; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE;

CATIONS; GENE KNOCKDOWN TECHNIQUES; HELA CELLS; HUMANS; HYDROGELS; PARTICLE SIZE; POLYETHYLENE GLYCOLS; POLYETHYLENEIMINE; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; RNA, DOUBLE-STRANDED; RNA, SMALL INTERFERING;

EID: 84910090250     PISSN: 15257797     EISSN: 15264602     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/bm501148y     Document Type: Article

References (57)

1. Fire, A.; Xu, S.; Montgomery, M. K.; Kostas, S. A.; Driver, S. E.; Mello, C. C. Nature 1998, 391, 806-811
2. Elbashir, S. M.; Harborth, J.; Lendeckel, W.; Yalcin, A.; Weber, K.; Tuschl, T. Nature 2001, 411, 494-498
3. Dorsett, Y.; Tuschl, T. Nat. Rev. Drug Discovery 2004, 3, 318-329
4. Davidson, B. L.; McCray, P. B. Nat. Rev. Genet. 2011, 12, 329-340
5. Whitehead, K. A.; Langer, R.; Anderson, D. G. Nat. Rev. Drug Discovery 2009, 8, 129-138
6. Tseng, Y.-C.; Mozumdar, S.; Huang, L. Adv. Drug Delivery Rev. 2009, 61, 721-731
7. Akinc, A.; Zumbuehl, A.; Goldberg, M.; Leshchiner, E. S.; Busini, V.; Hossain, N.; Bacallado, S. A.; Nguyen, D. N.; Fuller, J.; Alvarez, R.; Borodovsky, A.; Borland, T.; Constien, R.; de Fougerolles, A.; Dorkin, J. R.; Narayanannair Jayaprakash, K.; Jayaraman, M.; John, M.; Koteliansky, V.; Manoharan, M.; Nechev, L.; Qin, J.; Racie, T.; Raitcheva, D.; Rajeev, K. G.; Sah, D. W.; Soutschek, J.; Toudjarska, I.; Vornlocher, H. P.; Zimmermann, T. S.; Langer, R.; Anderson, D. G. Nat. Biotechnol. 2008, 26, 561-569
8. Love, K. T.; Mahon, K. P.; Levins, C. G.; Whitehead, K. A.; Querbes, W.; Dorkin, J. R.; Qin, J.; Cantley, W.; Qin, L. L.; Racie, T.; Frank-Kamenetsky, M.; Yip, K. N.; Alvarez, R.; Sah, D. W.; de Fougerolles, A.; Fitzgerald, K.; Koteliansky, V.; Akinc, A.; Langer, R.; Anderson, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 1864-1869
9. Mahon, K. P.; Love, K. T.; Whitehead, K. A.; Qin, J.; Akinc, A.; Leshchiner, E.; Leshchiner, I.; Langer, R.; Anderson, D. G. Bioconjugate Chem. 2010, 21, 1448-1454
10. Whitehead, K. A.; Sahay, G.; Li, G. Z.; Love, K. T.; Alabi, C. A.; Ma, M.; Zurenko, C.; Querbes, W.; Langer, R. S.; Anderson, D. G. Mol. Ther. 2011, 19, 1688-1694
11. Zhang, Y.; Pelet, J. M.; Heller, D. a; Dong, Y.; Chen, D.; Gu, Z.; Joseph, B. J.; Wallas, J.; Anderson, D. G. Adv. Mater. 2013, 25, 4641-4645
12. Dong, Y.; Love, K. T.; Dorkin, J. R.; Sirirungruang, S.; Zhang, Y.; Chen, D.; Bogorad, R. L.; Yin, H.; Chen, Y.; Vegas, a. J.; Alabi, C. a.; Sahay, G.; Olejnik, K. T.; Wang, W.; Schroeder, A.; Lytton-Jean, a. K. R.; Siegwart, D. J.; Akinc, A.; Barnes, C.; Barros, S. a.; Carioto, M.; Fitzgerald, K.; Hettinger, J.; Kumar, V.; Novobrantseva, T. I.; Qin, J.; Querbes, W.; Koteliansky, V.; Langer, R.; Anderson, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014, 111, 3955-3960
13. Kanasty, R.; Dorkin, J. R.; Vegas, A.; Anderson, D. G. Nat. Mater. 2013, 12, 967-977
14. Wagner, E. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1005-1013
15. Kesharwani, P.; Gajbhiye, V.; Jain, N. K. Biomaterials 2012, 33, 7138-7150
16. Falamarzian, A.; Xiong, X.-B.; Uludag, H.; Lavasanifar, A. J. Drug Delivery Sci. Technol. 2012, 22, 43-54
17. Davis, M. E. Mol. Pharmaceutics 2009, 6, 659-668
18. Davis, M. E.; Zuckerman, J. E.; Choi, C. H.; Seligson, D.; Tolcher, A.; Alabi, C. A.; Yen, Y.; Heidel, J. D.; Ribas, A. Nature 2010, 464, 1067-1070
19. Zuckerman, J. E.; Choi, C. H. J.; Han, H.; Davis, M. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 3137-3142
20. Ballarín-González, B.; Howard, K. A. Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, 1717-1729
21. Scholz, C.; Wagner, E. J. Controlled Release 2012, 161, 554-565
22. Christie, R. J.; Miyata, K.; Matsumoto, Y.; Nomoto, T.; Menasco, D.; Lai, T. C.; Pennisi, M.; Osada, K.; Fukushima, S.; Nishiyama, N.; Yamasaki, Y.; Kataoka, K. Biomacromolecules 2011, 12, 3174-3185
23. Schaffert, D.; Troiber, C.; Salcher, E. E.; Fröhlich, T.; Martin, I.; Badgujar, N.; Dohmen, C.; Edinger, D.; Kläger, R.; Maiwald, G.; Farkasova, K.; Seeber, S.; Jahn-Hofmann, K.; Hadwiger, P.; Wagner, E. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8986-8989
24. Christie, R. J.; Matsumoto, Y.; Miyata, K.; Nomoto, T.; Fukushima, S.; Osada, K.; Halnaut, J.; Pittella, F.; Kim, H. J.; Nishiyama, N.; Kataoka, K. ACS Nano 2012, 6, 5174-5189
25. Fröhlich, T.; Edinger, D.; Kläger, R.; Troiber, C.; Salcher, E.; Badgujar, N.; Martin, I.; Schaffert, D.; Cengizeroglu, A.; Hadwiger, P.; Vornlocher, H.-P.; Wagner, E. J. Controlled Release 2012, 160, 532-541
26. Smith, M. H.; Lyon, L. A. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 985-993
27. Ramos, J.; Forcada, J.; Hidalgo-Alvarez, R. Chem. Rev. 2013, 114, 367-428
28. Naeye, B.; Raemdonck, K.; Remaut, K.; Sproat, B.; Demeester, J.; De Smedt, S. C. Eur. J. Pharm. Sci. 2010, 40, 342-351
29. Raemdonck, K.; Naeye, B.; Buyens, K.; Vandenbroucke, R. E.; Høgset, A.; Demeester, J.; De Smedt, S. C. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1406-1415
30. Siegwart, D. J.; Whitehead, K. A.; Nuhn, L.; Sahay, G.; Cheng, H.; Jiang, S.; Ma, M.; Lytton-Jean, A.; Vegas, A.; Fenton, P.; Levins, C. G.; Love, K. T.; Lee, H.; Cortez, C.; Collins, S. P.; Li, Y. F.; Jang, J.; Querbes, W.; Zurenko, C.; Novobrantseva, T.; Langer, R.; Anderson, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 12996-13001
31. Nuhn, L.; Hirsch, M.; Krieg, B.; Koynov, K.; Fischer, K.; Schmidt, M.; Helm, M.; Zentel, R. ACS Nano 2012, 6, 2198-2214
32. Nuhn, L.; Gietzen, S.; Mohr, K.; Fischer, K.; Toh, K.; Miyata, K.; Matsumoto, Y.; Kataoka, K.; Schmidt, M.; Zentel, R. Biomacromolecules 2014, 15, 1526-1533
33. Gilleron, J.; Querbes, W.; Zeigerer, A.; Borodovsky, A.; Marsico, G.; Schubert, U.; Manygoats, K.; Seifert, S.; Andree, C.; Stöter, M.; Epstein-Barash, H.; Zhang, L.; Koteliansky, V.; Fitzgerald, K.; Fava, E.; Bickle, M.; Kalaidzidis, Y.; Akinc, A.; Maier, M.; Zerial, M. Nat. Biotechnol. 2013, 31, 638-646
34. Sahay, G.; Querbes, W.; Alabi, C.; Eltoukhy, A.; Sarkar, S.; Zurenko, C.; Karagiannis, E.; Love, K.; Chen, D.; Zoncu, R.; Buganim, Y.; Schroeder, A.; Langer, R.; Anderson, D. G. Nat. Biotechnol. 2013, 31, 653-658
35. Ruponen, M.; Rönkkö, S.; Honkakoski, P.; Pelkonen, J.; Tammi, M.; Urtti, A. J. Biol. Chem. 2001, 276, 33875-33880
36. Engelberg, H.; Dudley, A. Circulation 1961, 23, 578-581
37. Neun, B. W.; Stern, S. T. In Methods Mol. Biol.; Springer: New York, 2009.
38. Rejman, J.; Oberle, V.; Zuhorn, I. S.; Hoekstra, D. Biochem. J. 2004, 377, 159-169
39. Lai, S. K.; Hida, K.; Man, S. T.; Chen, C.; Machamer, C.; Schroer, T. A.; Hanes, J. Biomaterials 2007, 28, 2876-2884
40. Jiang, W.; Kim, B. Y.; Rutka, J. T.; Chan, W. C. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 145-150
41. Cureton, D. K.; Massol, R. H.; Whelan, S. P. J.; Kirchhausen, T. PLoS Pathog. 2010, 6, e1001127
42. Albanese, A.; Tang, P. S.; Chan, W. C. W. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2012, 14, 1-16
43. Lerch, S.; Dass, M.; Musyanovych, A.; Landfester, K.; Mailänder, V. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2013, 84, 265-274
44. Sahay, G.; Alakhova, D. Y.; Kabanov, A. V. J. Controlled Release 2010, 145, 182-195
45. Zhao, F.; Zhao, Y.; Liu, Y.; Chang, X.; Chen, C.; Zhao, Y. Small 2011, 7, 182-195
46. Canton, I.; Battaglia, G. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2718-2739
47. Duncan, R.; Richardson, S. C. W. Mol. Pharmaceutics 2012, 9, 2380-2402
48. Juliano, R. L.; Ming, X.; Nakagawa, O. Bioconjugate Chem. 2012, 23, 147-157
49. Midoux, P.; Breuzard, G.; Gomez, J. P.; Pichon, C. Curr. Gene Ther. 2008, 8, 335-352
50. Khalil, I. A.; Kogure, K.; Akita, H.; Harashima, H. Pharmacol. Rev. 2006, 58, 32-45
51. Medina-Kauwe, L. K.; Xie, J.; Hamm-Alvarez, S. Gene Ther. 2005, 12, 1734-1751
52. Eltoukhy, A. A.; Sahay, G.; Cunningham, J. M.; Anderson, D. G. ACS Nano 2014, 8, 7905-7913
53. Mayor, S.; Pagano, R. E. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8, 603-612
54. Shin, J. S.; Abraham, S. N. Immunology 2001, 102, 2-7
55. Lee, S. L.; Pressman, S.; Andress, A. O.; Kim, K.; White, J. L.; Cassidy, J. J.; Li, X.; Lim, D. H.; Cho, I. S.; Nakajara, K.; Preall, J. B.; Bellare, P.; Sontheimer, E. J.; Carthew, R. W. Nat. Cell Biol. 2009, 11, 1150-1156
56. Siomi, H.; Siomi, M. C. Nat. Cell Biol. 2009, 11, 1049-1051
57. Nuhn, L.; Braun, L.; Overhoff, I.; Kelsch, A.; Schaeffel, D.; Koynov, K.; Zentel, R. Macromol. Rapid Commun. 2014, 10.1002/marc.201400458