Light-addressable and degradable silica capsules for delivery of molecular cargo to the cytosol of cells

Chemistry of Materials

Volumn 27, Issue 6, 2015, Pages 1929-1942

  Ott, Andrea ^a   Yu, Xiang ^a   Hartmann, Raimo ^a   Rejman, Joanna ^a   Schütz, Adrian ^a   Ochs, Markus ^a   Parak, Wolfgang J ^a,b   Carregal Romero, Susana ^a,b  

^a PHILIPPS UNIVERSITY MARBURG   (Germany)

^b CIC BIOMAGUNE   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIODEGRADATION; BODY FLUIDS; CALCIUM CARBONATE; MOLECULES; NUCLEIC ACIDS; POLYELECTROLYTES; PROTEINS;

BOVINE SERUM ALBUMINS; DELIVERY VEHICLE; GREEN FLUORESCENT PROTEIN; INTRACELLULAR DEGRADATION; MOLECULAR RELEASE; PHOTOTHERMAL HEATING; PLASMONIC NANOPARTICLE; POLYELECTROLYTE MULTILAYER CAPSULES;

SILICA;

EID: 84925820840     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm502472g     Document Type: Article

References (100)

1. Joo, S. H.; Park, J. Y.; Tsung, C.-K.; Yamada, Y.; Yang, P.; Somorjai, G. A. Nat. Mater. 2009, 8, 126
2. Sanles-Sobrido, M.; Exner, W.; Rodriguez-Lorenzo, L.; Rodriguez-Gonzalez, B.; Correa-Duarte, M. A.; Alvarez-Puebla, R. A.; Liz-Marzan, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2699
3. Hwang, D. W.; Ko, H. Y.; Kim, S.-K.; Kim, D.; Lee, D. S.; Kim, S. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 9387
4. Zhang, S.; Chu, Z.; Yin, C.; Zhang, C.; Lin, G.; Li, Q. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5709
5. Mackowiak, S. A.; Schmidt, A.; Weiss, V.; Argyo, C.; von Schirnding, C.; Bein, T.; Braeuchle, C. Nano Lett. 2013, 13, 2576
6. Ferrag, F.; Hadjadj-Aoul, O.; Belkadi, M.; Talamali, R.; Canselier, J. P. Phys. Chem. News 2006, 27, 118
7. Villota, R.; Hawkes, J. G. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1986, 23, 289
8. Liong, M.; Lu, J.; Kovochich, M.; Xia, T.; Ruehm, S. G.; Nel, A. E.; Tamanoi, F.; Zink, J. I. ACS Nano 2008, 2, 889
9. Li, Z.; Barnes, J. C.; Bosoy, A.; Stoddart, J. F.; Zink, J. I. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2590
10. Wu, S.-H.; Hung, Y.; Mou, C. Y. Chem. Commun. 2011, 47, 9972
11. Fuller, J. E.; Zugates, G. T.; Ferreira, L. S.; Ow, H. S.; Nguyen, N. N.; Wiesner, U. B.; Langer, R. S. Biomaterials 2008, 29, 1526
12. Delle Piane, M.; Corno, M.; Ugliengo, P. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 2404
13. Guo, J.; Yang, W.; Wang, C.; He, J.; Chen, J. Chem. Mater. 2006, 18, 5554
14. Yang, Q.; Wang, S.; Fan, P.; Wang, L.; Di, Y.; Lin, K.; Xiao, F. S. Chem. Mater. 2005, 17, 5999
15. Aznar, E.; Marcos, M. D.; Martinez-Manez, R.; Sancenon, F.; Soto, J.; Amoros, P.; Guillem, C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6833
16. Zhang, H.; Shahbazi, M.-A.; Makila, E. M.; da Silva, T. H.; Reis, R. L.; Salonen, J. J.; Hirvonen, J. T.; Santos, H. A. Biomaterials 2013, 34, 9210
17. Huo, Q.; Liu, J.; Wang, L.-Q.; Jiang, Y.; Lambert, T. N.; Fang, E. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6447
18. Zhu, C.-L.; Song, X.-Y.; Zhou, W.-H.; Yang, H.-H.; Wen, Y.-H.; Wang, X.-R. J. Mater. Chem. 2009, 19, 7765
19. Cauda, V.; Schlossbauer, A.; Bein, T. Microporous Mesoporous Mater. 2010, 132, 60
20. Roca, M.; Haes, A. J. Silica-Void-Gold Nanoparticles: Temporally Stable Surf ace-Enhanced Raman Scattering Substrates J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14273
21. Wong, Y. J.; Zhu, L.; Teo, W. S.; Tan, Y. W.; Yang, Y.; Wang, C.; Chen, H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11422
22. Zhang, T.; Ge, J.; Hu, Y.; Zhang, Q.; Aloni, S.; Yin, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5806
23. Chen, Y.; Chen, H.-R.; Guo, L.-M.; He, Q.-J.; Chen, F.; Zhou, J.; Feng, J.-W.; Shi, J.-L. ACS Nano 2009, 4, 529
24. Wong, Y. J.; Zhu, L.; Teo, W. S.; Tan, Y. W.; Yang, Y.; Wang, C.; Chen, H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11422
25. Sripanyakorn, S.; Jugdaohsingh, R.; Dissayabutr, W.; Anderson, S. H. C.; Thompson, R. P. H.; Powell, J. J. Br. J. Nutr. 2009, 102, 825
26. Chen, K.; Zhang, J.; Gu, H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 22005
27. Radin, S.; El-Bassyouni, G.; Vresilovic, E. J.; Schepers, E.; Ducheyne, P. Biomaterials 2005, 26, 1043
28. Li, X.; Zhang, L.; Dong, X.; Liang, J.; Shi, J. Microporous Mesoporous Mater. 2007, 102, 151
29. Pohaku Mitchell, K. K.; Liberman, A.; Kummel, A. C.; Trogler, W. C. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13997
30. Kazakova, L. I.; Shabarchina, L. I.; Sukhorukov, G. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 11110
31. Ochs, M.; Carregal-Romero, S.; Rejman, J.; Braeckmans, K.; De Smedt, S. C.; Parak, W. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 695
32. Caruso, F.; Caruso, R. A.; Möhwald, H. Science 1998, 282, 1111
33. Karamitros, C. S.; Yashchenok, A. M.; Möhwald, H.; Skirtach, A. G.; Konrad, M. Biomacromolecules 2013, 14, 4398
34. Zhang, Y.; Hsu, B. Y. W.; Ren, C.; Li, X.; Wang, J. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 315
35. Rivera-Gil, P.; Koker, S. D.; De-Geest, B. G.; Parak, W. J. Nano Lett. 2009, 9, 4398
36. Kastl, L.; Sasse, D.; Wulf, V.; Hartmann, R.; Mircheski, J.; Ranke, C.; Carregal-Romero, S.; Martínez-López, J. A.; Fernández-Chacón, R.; Parak, W. J.; Elsaesser, H.-P.; Rivera-Gil, P. ACS Nano 2013, 7, 6605
37. Hrelescu, C.; Stehr, J.; Ringler, M.; Sperling, R. A.; Parak, W. J.; Klar, T. A.; Feldmann, J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 7401
38. Hühn, D.; Govorov, A.; Rivera-Gil, P.; Parak, W. J. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 294
39. Huang, J.; Jackson, K. S.; Murphy, C. J. Nano Lett. 2012, 12, 2982
40. Huschka, R.; Barhoumi, A.; Liu, Q.; Roth, J. A.; Ji, L.; Halas, N. J. ACS Nano 2012, 6, 7681
41. Agarwal, A.; MacKey, M. A.; El-Sayed, M. A.; Bellamkonda, R. V. ACS Nano 2011, 5, 4919
42. Skirtach, A. G.; Javier, A. M.; Kreft, O.; Köhler, K.; Alberola, A. P.; Möhwald, H.; Parak, W. J.; Sukhorukov, G. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 4612
43. Radt, B.; Smith, T. A.; Caruso, F. Adv. Mater. 2004, 16, 2184
44. Muñoz Javier, A.; del Pino, P.; Bedard, M. F.; Skirtach, A. G.; Ho, D.; Sukhorukov, G. B.; Plank, C.; Parak, W. J. Langmuir 2008, 24, 12517
45. Palankar, R.; Skirtach, A. G.; Kreft, O.; Bedard, M.; Garstka, M.; Gould, K.; Möhwald, H.; Sukhorukov, G. B.; Winterhalter, M.; Springer, S. Small 2009, 5, 2168
46. Rejman, J.; Tavernier, G.; Bavarsad, N.; Demeester, J.; De Smedt, S. C. J. Controlled Release 2010, 147, 385
47. Carregal-Romero, S.; Ochs, M.; Rivera-Gil, P.; Ganas, C.; Pavlov, A. M.; Sukhorukov, G. B.; Parak, W. J. J. Controlled Release 2012, 159, 120-127
48. Sukhorukov, G. B.; Volodkin, D. V.; Günther, A. M.; Petrov, A. I.; Shenoy, D. B.; Möhwald, H. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2073
49. She, Z.; Antipina, M. N.; Li, J.; Sukhorukov, G. B. Biomacromolecules 2010, 11, 1241
50. Petrov, A. P.; Volodkin, D. V.; Sukhorukov, G. B. Biotechnol. Prog. 2005, 21, 918
51. Tong, W.; Zhu, Y.; Wang, Z.; Gao, C.; Möhwald, H. Macromol. Rapid Commun. 2010, 31, 1015-9
52. Fernandez-Lopez, C.; Mateo-Mateo, C.; Alvarez-Puebla, R. A.; Perez-Juste, J.; Pastoriza-Santos, I.; Liz-Marzan, L. M. Langmuir 2009, 25, 13894
53. Volodkin, D. V.; Larionova, N. I.; Sukhorukov, G. B. Biomacromolecules 2004, 5, 1962
54. Abbasi, A. Z.; Gutierrez, L.; del Mercato, L. L.; Herranz, F.; Chubykalo-Fesenko, O.; Veintemillas-Verdaguer, S.; Parak, W. J.; Morales, M. P.; Gonzalez, J. M.; Hernando, A.; de la Presa, P. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6257
55. del Mercato, L. L.; Abbasi, A. Z.; Parak, W. J. Small 2011, 7, 351
56. Sukhorukov, G. B.; Donath, E.; Davis, S.; Lichtenfeld, H.; Caruso, F.; Popov, V. I.; Möhwald, H. Polym. Adv. Technol. 1998, 9, 759
57. De-Geest, B. G.; Vandenbroucke, R. E.; Guenther, A. M.; Sukhorukov, G. B.; Hennink, W. E.; Sanders, N. N.; Demeester, J.; Smedt, S. C. Adv. Mater. 2006, 18, 1005
58. De Koker, S.; De Geest, B. G.; Cuvelier, C.; Ferdinande, L.; Deckers, W.; Hennink, W. E.; De Smedt, S.; Mertens, N. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3754
59. Köhler, K.; Sukhorukov, G. B. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2053
60. Bond, J.; Varley, J. Cytometry, Part A 2005, 64A, 43
61. OBrien, J.; Wilson, I.; Ortaon, T.; Pognan, F. Toxicology 2001, 164, 132
62. Moulin, P.; Roques, H. J. Colloid Interface Sci. 2003, 261, 115
63. Stöber, W.; Fink, A.; Bohn, E. J. Colloid Interface Sci. 1968, 26, 62
64. Zhang, Q.; Zhang, T.; Ge, J.; Yin, Y. Nano Lett. 2008, 8, 2867
65. Zhang, Q.; Ge, J.; Goebl, J.; Hu, Y.; Lu, Z.; Yin, Y. Nano Res. 2009, 2, 583
66. Zhang, Q.; Lee, I.; Ge, J.; Zaera, F.; Yin, Y. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2201
67. Muñoz Javier, A.; Kreft, O.; Piera Alberola, A.; Kirchner, C.; Zebli, B.; Susha, A. S.; Horn, E.; Kempter, S.; Skirtach, A. G.; Rogach, A. L.; Rädler, J.; Sukhorukov, G. B.; Benoit, M.; Parak, W. J. Small 2006, 2, 394
68. Imai, H.; Tochimoto, N.; Nishino, Y.; Takezawa, Y.; Oaki, Y. Cryst. Growth Des. 2012, 12, 876
69. Wang, Y.; Moo, Y. X.; Chen, C.; Gunawan, P.; Xu, R. J. Colloid Interface Sci. 2010, 352, 393
70. Delcea, M.; Möhwald, H.; Skirtach, A. G. Adv. Drug Delivery Rev. 2011, 63, 730
71. De Geest, B. G.; Willart, M. A.; Hammad, H.; Lambrecht, B. N.; Pollard, C.; Bogaert, P.; De Filette, M.; Saelens, X.; Vervaet, C.; Remon, J. P.; Grooten, J.; De Koker, S. ACS Nano 2012, 6, 2136
72. Chanana, M.; Rivera-Gil, P.; Correa-Duarte, M. A.; Parak, W. J.; Liz-Marzán, L. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4179
73. Mansour, M. K.; Latz, E.; Levitz, S. M. Cryptococcus neoformans glycoantigens are captured by multiple lectin receptors and presented by dendritic cells J. Immunol. 2006, 176, 3053
74. Bergstroem, F.; Mikhalyov, I.; Haeggloef, P.; Wortmann, R.; Ny, T.; Johansson, L. B. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 196
75. Mikhalyov, I.; Gretskaya, N.; Bergstroem, F.; Johansson, L. B. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 5663
76. You, L.; Wang, T.; Ge, J. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 2142
77. Muñoz-Javier, A.; Kreft, O.; Semmling, M.; Kempter, S.; Skirtach, A. G.; Bruns, O.; Pino, P. d.; Bedard, M. F.; Rädler, J.; Käs, J.; Plank, C.; Sukhorukov, G.; Parak, W. J. Adv. Mater. 2008, 20, 4281
78. Merdan, T.; Kunath, K.; Fischer, D.; Kopecek, J.; Kissel, T. Pharm. Res. 2002, 19, 140
79. Geisow, M. J. Exp. Cell Res. 1984, 150, 29
80. Kenmoku, S.; Urano, Y.; Kojima, H.; Nagano, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7313
81. Pronase from Streptomyces griseus (https://www.roche-applied-science.com/servlet/RCProductDisplay?storeId=10201&catalogId=10201&langId=-3&countryId=de&forCountryId=de&productId=3.1.3.1.13.1).
82. Dove, P. M.; Han, N.; Wallace, A. F.; De Yoreo, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 9903
83. Rejman, J.; Bragonzi, A.; Conese, M. Mol. Ther. 2005, 12, 468
84. Katagiri, K.; Koumoto, K.; Iseya, S.; Sakai, M.; Matsuda, A.; Caruso, F. Chem. Mater. 2009, 21, 195
85. Chen, L.; Wang, W.; Su, B.; Wen, Y.; Li, C.; Zhou, Y.; Li, M.; Shi, X.; Du, H.; Song, Y.; Jiang, L. ACS Nano 2014, 8, 744
86. Weissleder, R.; Mahmood, U. Molecular imaging Radiology 2001, 219, 316
87. Jain, P. K.; Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1578
88. Huschka, R.; Zuloaga, J.; Knight, M. W.; Brown, L. V.; Nordlander, P.; Halas, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12247
89. Lal, S.; Clare, S. E.; Halas, N. J. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1842
90. Hunter, R. C.; Beveridge, T. J. Appl. Environ. Microbiol. 2005, 71, 2501
91. Sheldon, C.; Cheng, Y. M.; Church, J. Pfluegers Arch. 2004, 449, 307
92. Zhang, F.; Ali, Z.; Amin, F.; Feltz, A.; Oheim, M.; Parak, W. J. ChemPhysChem 2010, 11, 730-735
93. Han, J.; Loudet, A.; Barhoumi, R.; Burghardt, R. C.; Burgess, K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1642
94. Kreft, O.; Muñoz Javier, A.; Sukhorukov, G. B.; Parak, W. J. J. Mater. Chem. 2007, 17, 4471
95. Rivera-Gil, P.; Nazarenus, M.; Ashraf, S.; Parak, W. J. Small 2012, 8, 943
96. Tafani, M.; Cohn, J. A.; Karpinich, N. O.; Rothman, R. J.; Russo, M. A.; Farber, J. L. J. Biol. Chem. 2002, 277, 49569
97. Singh, M. P.; Atkins, T. M.; Muthuswamy, E.; Kamali, S.; Tu, C.; Louie, A. Y.; Kauzlarich, S. M. ACS Nano 2012, 6, 5596
98. Monteiro-Riviere, N. A.; Inman, A. O.; Zhang, L. W. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2009, 234, 222
99. Kirchner, C.; Javier, A. M.; Susha, A. S.; Rogach, A. L.; Kreft, O.; Sukhorukov, G. B.; Parak, W. J. Talanta 2005, 67, 486
100. Parakhonskiy, B. V.; Yashchenok, A. M.; Donatan, S.; Volodkin, D. V.; Tessarolo, F.; Antolini, R.; Möhwald, H.; Skirtach, A. G. ChemPhysChem 2014, 15, 2817