Red Blood Cell Membrane as a Biomimetic Nanocoating for Prolonged Circulation Time and Reduced Accelerated Blood Clearance

Small

Volumn 11, Issue 46, 2015, Pages 6225-6236

  Rao, Lang ^a   Bu, Lin Lin ^a   Xu, Jun Hua ^a,b   Cai, Bo ^a   Yu, Guang Tao ^a   Yu, Xiaolei ^a   He, Zhaobo ^a   Huang, Qinqin ^a   Li, Andrew ^c   Guo, Shi Shang ^a   Zhang, Wen Feng ^a   Liu, Wei ^a,c   Sun, Zhi Jun ^a   Wang, Hao ^b   Wang, Tza Huei ^c   Zhao, Xing Zhong ^a  

^a WUHAN UNIVERSITY   (China)

^b NATIONAL CENTER FOR NANOSCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

^c Johns Hopkins University   (United States)

Author keywords

accelerated blood clearance; biomimetic materials; long circulation times; nanocoatings; red blood cell membranes

Indexed keywords

BIOMIMETIC MATERIALS; BIOMIMETICS; CELLS; CYTOLOGY; IMMUNE SYSTEM; MEMBRANES; NANOPARTICLES; NANOSTRUCTURED MATERIALS; POLYETHYLENE GLYCOLS;

ACCELERATED BLOOD CLEARANCES; CELLULAR LEVELS; CIRCULATION TIME; IMMUNE RESPONSE; LONG CIRCULATIONS; NANO-COATINGS; RED BLOOD CELL; SIGNAL REGULATORY PROTEINS;

BLOOD;

BIOCOMPATIBLE COATED MATERIAL; BIOMIMETIC MATERIAL; FERRIC ION; FERRIC OXIDE; MACROGOL DERIVATIVE; NANOPARTICLE;

ANIMAL; CHEMISTRY; CIRCULATION; DRUG EFFECTS; ERYTHROCYTE MEMBRANE; HYDRODYNAMICS; IMMUNE EVASION; MACROPHAGE; MATERIALS TESTING; METABOLISM; MOUSE; RAW 264.7 CELL LINE; STATIC ELECTRICITY; TIME FACTOR; TISSUE DISTRIBUTION; ULTRASTRUCTURE;

ANIMALS; BIOMIMETIC MATERIALS; BLOOD CIRCULATION; COATED MATERIALS, BIOCOMPATIBLE; ERYTHROCYTE MEMBRANE; FERRIC COMPOUNDS; HYDRODYNAMICS; IMMUNE EVASION; MACROPHAGES; MATERIALS TESTING; MICE; NANOPARTICLES; POLYETHYLENE GLYCOLS; RAW 264.7 CELLS; STATIC ELECTRICITY; TIME FACTORS; TISSUE DISTRIBUTION;

EID: 84949255557     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201502388     Document Type: Article

References (77)

1. a) D. Peer, J. M. Karp, S. Hong, O. C. Farokhzad, R. Margalit, R. Langer, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 751;
2. b) M. Ferrari, Nat. Rev. Cancer 2005, 5, 161;
3. c) M. E. Davis, Z. Chen, D. M. Shin, Nat. Rev. Drug Discov. 2008, 7, 771;
4. d) S. S. Agasti, S. Rana, M.-H. Park, C. K. Kim, C.-C. You, V. M. Rotello, Adv. Drug Deliv. Rev. 2010, 62, 316;
5. e) G. Bao, S. Mitragotri, S. Tong, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2013, 15, 253.
6. B. S. Zolnik, Á. González-Fernández, N. Sadrieh, M. A. Dobrovolskaia, Endocrinology 2010, 151, 458.
7. a) R. Singh, D. Pantarotto, L. Lacerda, G. Pastorin, C. Klumpp, M. Prato, A. Bianco, K. Kostarelos, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 3357;
8. b) K. P. García, K. Zarschler, L. Barbaro, J. A. Barreto, W. O'Malley, L. Spiccia, H. Stephan, B. Graham, Small 2014, 10, 2516.
9. D. E. Owens III, N. A. Peppas, Int. J. Pharm. 2006, 307, 93.
10. a) P. del Pino, B. Pelaz, Q. Zhang, P. Maffre, G. U. Nienhaus, W. J. Parak, Mater. Horiz. 2014, 1, 301;
11. b) M. P. Monopoli, C. Aberg, A. Salvati, K. A. Dawson, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 779;
12. c) C. D. Walkey, W. C. W. Chan, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2780.
13. B. Pelaz, G. Charron, C. Pfeiffer, Y. Zhao, J. M. de la Fuente, X.-J. Liang, W. J. Parak, P. del Pino, Small 2013, 9, 1573.
14. A. K. Murthy, R. J. Stover, W. G. Hardin, R. Schramm, G. D. Nie, S. Gourisankar, T. M. Truskett, K. V. Sokolov, K. P. Johnston, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7799.
15. a) R. A. Petros, J. M. DeSimone, Nat. Rev. Drug Discov. 2010, 9, 615;
16. b) G. Y. Tonga, K. Saha, V. M. Rotello, Adv. Mater. 2014, 26, 359.
17. K. W. Leong, H.-W. Sung, Adv. Drug Deliv. Rev. 2013, 6, 757.
18. Z. Liu, J. T. Robinson, X. Sun, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10876.
19. P. Aggarwal, J. B. Hall, C. B. McLeland, M. A. Dobrovolskaia, S. E. McNeil, Adv. Drug Deliv. Rev. 2009, 61, 428.
20. K. Knop, R. Hoogenboom, D. Fischer, U. S. Schubert, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6288.
21. T. Ishida, R. Maeda, M. Ichihara, K. Irimura, H. Kiwada, J. Control. Release 2003, 88, 35.
22. T. Ishida, M. Ichihara, X. Wang, K. Yamamoto, J. Kimura, E. Majima, H. Kiwada, J. Control. Release 2006, 112, 15.
23. J. K. Armstrong, G. Hempel, S. Koling, L. S. Chan, T. Fisher, H. J. Meiselman, G. Garratty, Cancer 2007, 110, 103.
24. D. I. Gabrilovich, S. Nagaraj, Nat. Rev. Immunol. 2009, 9, 162.
25. J. E. Talmadge, D. I. Gabrilovich, Nat. Rev. Cancer 2013, 13, 739.
26. A. Nel, T. Xia, L. Mädler, N. Li, Science 2006, 311, 622.
27. K. R. Crook, M. Jin, M. F. Weeks, R. R. Rampersad, R. M. Baldi, A. S. Glekas, Y. Shen, D. A. Esserman, P. Little, T. A. Schwartz, P. Liu, J. Leukocyte Biol. 2015, 97, 573.
28. a) Y. Kaneda, Y. Tsutsumi, Y. Yoshioka, H. Kamada, Y. Yamamoto, H. Kodaira, S.-i. Tsunoda, T. Okamoto, Y. Mukai, H. Shibata, S. Nakagawa, T. Mayumi, Biomaterials 2004, 25, 3259;
29. b) N. Adams, U. S. Schubert, Adv. Drug Deliver. Rev. 2007, 59, 1504;
30. c) M. Calderõn, M. A. Quadir, S. K. Sharma, R. Haag, Adv. Mater. 2010, 22, 190;
31. d) S. Sugihara, A. Blanazs, S. P. Armes, A. J. Ryan, A. L. Lewis, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15707;
32. e) S. Mallakpour, V. Behranvand, Prog. Org. Coat. 2015, 86, 18;
33. f) D. Gao, H. Xu, M. A. Philbert, R. Kopelman, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2224.
34. a) Z. Cao, S. Jiang, Nano Today 2012, 7, 404;
35. b) D. F. Moyano, K. Saha, G. Prakash, B. Yan, H. Kong, M. Yazdani, V. M. Rotello, ACS Nano 2014, 8, 6748.
36. W. Yang, S. Liu, T. Bai, A. J. Keefe, L. Zhang, J.-R. Ella-Menye, Y. Li, S. Jiang, Nano Today 2014, 9, 10.
37. a) Y.-K. Gong, F. M. Winnik, Nanoscale 2012, 4, 360;
38. b) S. C. Balmert, S. R. Little, Adv. Mater. 2012, 24, 3757.
39. P.-A. Oldenborg, A. Zheleznyak, Y.-F. Fang, C. F. Lagenaur, H. D. Gresham, F. P. Lindberg, Science 2000, 288, 2051.
40. C.-M. J. Hu, L. Zhang, S. Aryal, C. Cheung, R. H. Fang, L. Zhang, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 2011, 108, 10980.
41. a) J. Blonder, K. C. Chan, H. J. Issaq, T. D. Veenstra, Nat. Protoc. 2007, 1, 2784;
42. b) S. A. McCarthy, G.-L. Davies, Y. K. Gun'ko, Nat. Protoc. 2012, 7, 1677.
43. W. Gao, C.-M. J. Hu, R. H. Fang, B. T. Luk, J. Su, L. Zhang, Adv. Mater. 2013, 25, 3549.
44. a) C.-M. J. Hu, R. H. Fang, L. Zhang, Adv. Healthcare Mater. 2012, 1, 537;
45. b) J.-G. Piao, L. Wang, F. Gao, Y.-Z. You, Y. Xiong, L. Yang, ACS Nano 2014, 8, 10414.
46. L.-L. Li, J.-H. Xu, G.-B. Qi, X.-Z. Zhao, F. Yu, H. Wang, ACS Nano 2014, 8, 4975.
47. a) C.-M. J. Hu, R. H. Fang, J. Copp, B. T. Luk, L. Zhang, Nat. Nanotech. 2013, 8, 336;
48. b) C.-M. J. Hu, R. H. Fang, B. T. Luk, L. Zhang, Nat. Nanotech. 2013, 8, 933;
49. c) Z. Wu, T. Li, W. Gao, T. Xu, B. Jurado-Sánchez, J. Li, W. Gao, Q. He, L. Zhang, J. Wang, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3881.
50. Q. A. Pankhurst, J. Connolly, S. K. Jones, J. Dobson, J. Phys. D: Appl. Phys. 2003, 36, 167.
51. R. Hao, R. Xing, Z. Xu, Y. Hou, S. Gao, S. Sun, Adv. Mater. 2010, 22, 2729.
52. a) H. Deng, X. Li, Q. Peng, X. Wang, J. Chen, Y. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 2782;
53. b) X. Yu, R. He, S. Li, B. Cai, L. Zhao, L. Liao, W. Liu, Q. Zeng, H. Wang, S.-S. Guo, X.-Z. Zhao, Small 2013, 9, 3895.
54. E. H. Eylar, M. A. Madoff, O. V. Brody, J. L. Oncley, J. Biol. Chem. 1962, 237, 1992.
55. R. Hochmuth, C. Evans, H. Wiles, J. McCown, Science 1983, 220, 101.
56. B. T. Luk, C.-M. Jack Hu, R. H. Fang, D. Dehaini, C. Carpenter, W. Gao, L. Zhang, Nanoscale 2014, 6, 2730.
57. J. Désilets, A. Lejeune, J. Mercer, C. Gicquaud, Anticancer Res. 2001, 21, 1741.
58. T. Ishida, H. Kiwada, Int. J. Pharm. 2008, 354, 56.
59. E. T. M. Dams, P. Laverman, W. J. G. Oyen, G. Storm, G. L. Scherphof, J. W. M. van der Meer, F. H. M. Corstens, O. C. Boerman, J. Pharmacol. Exp. Ther. 2000, 292, 1071.
60. T. Ishida, X. Wang, T. Shimizu, K. Nawata, H. Kiwada, J. Control. Release 2007, 122, 349.
61. H. Jick, B. Westerholm, M. Vessey, G. Lewis, D. Slone, W. W. Inman, S. Shapiro, J. Worcester, Lancet 1969, 293, 539.
62. a) C.-Y. Zhang, H.-C. Yeh, M. T. Kuroki, T.-H. Wang, Nat. Mater. 2005, 4, 826;
63. b) X. Gao, Y. Cui, R. M. Levenson, L. W. K. Chung, S. Nie, Nat. Biotechnol. 2004, 22, 969;
64. c) Z. Liu, W. Cai, L. He, N. Nakayama, K. Chen, X. Sun, X. Chen, H. Dai, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 47;
65. d) X. Jiang, W. Qu, D. Pan, Y. Ren, J.-M. Williford, H. Cui, E. Luijten, H.-Q. Mao, Adv. Mater. 2013, 25, 227;
66. e) L. Liang, Y. Liu, C. Bu, K. Guo, W. Sun, N. Huang, T. Peng, B. Sebo, M. Pan, W. Liu, S. Guo, X.-Z. Zhao, Adv. Mater. 2013, 25, 2174;
67. f) Y. Wang, Y.-X. Lin, Z.-Y. Qiao, H.-W. An, S.-L. Qiao, L. Wang, R. P. Y. J. Rajapaksha, H. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 2627.
68. a) A. Parodi, N. Quattrocchi, A. L. van de Ven, C. Chiappini, M. Evangelopoulos, J. O. Martinez, B. S. Brown, S. Z. Khaled, I. K. Yazdi, M. V. Enzo, L. Isenhart, M. Ferrari, E. Tasciotti, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 61;
69. b) N. E. Toledano Furman, Y. Lupu-Haber, T. Bronshtein, L. Kaneti, N. Letko, E. Weinstein, L. Baruch, M. Machluf, Nano Lett. 2013, 13, 3248;
70. c) J. Meng, H. Liu, X. Liu, G. Yang, P. Zhang, S. Wang, L. Jiang, Small 2014, 10, 3735;
71. d) R. H. Fang, C.-M. J. Hu, B. T. Luk, W. Gao, J. A. Copp, Y. Tai, D. E. O'Connor, L. Zhang, Nano Lett. 2014, 14, 2181;
72. e) W. Gao, R. H. Fang, S. Thamphiwatana, B. T. Luk, J. Li, P. Angsantikul, Q. Zhang, C.-M. J. Hu, L. Zhang, Nano Lett. 2015, 15, 1403;
73. f) M. Xuan, J. Shao, L. Dai, Q. He, J. Li, Adv. Healthcare Mater. 2015, 4, 1645.
74. R. H. Fang, C. M. J. Hu, L. F. Zhang, Expert Opin. Biol. Th. 2012, 12, 385.
75. Z.-J. Sun, L. Zhang, B. Hall, Y. Bian, J. S. Gutkind, A. B. Kulkarni, Clin. Cancer Res. 2012, 18, 5304.
76. J. Huang, L. Bu, J. Xie, K. Chen, Z. Cheng, X. Li, X. Chen, ACS Nano 2010, 4, 7151.
77. B. Hall, H. Nakashima, Z.-J. Sun, Y. Sato, Y. Bian, S. R. Husain, R. K. Puri, A. B. Kulkarni, J. Transl. Med. 2013, 11, 451.