A Real-Time Surface Enhanced Raman Spectroscopy Study of Plasmonic Photothermal Cell Death Using Targeted Gold Nanoparticles

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 4, 2016, Pages 1258-1264

  Aioub, Mena ^a   El Sayed, Mostafa A ^a  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CELL DEATH; CYTOLOGY; DIAGNOSIS; FIBER OPTIC SENSORS; GOLD; INFRARED DEVICES; LIGHT TRANSMISSION; MEDICAL APPLICATIONS; METAL NANOPARTICLES; NANOPARTICLES; PLASMONS; PROTEINS; RAMAN SPECTROSCOPY;

BIOMEDICAL APPLICATIONS; ENHANCED PERMEABILITY AND RETENTION EFFECT; MOLECULAR MECHANISM; NEAR-INFRARED LASERS; PHOTOTHERMAL THERAPY; PLASMONIC NANOPARTICLE; REFERENCE SPECTRUM; SURFACE ENHANCED RAMAN SPECTROSCOPY;

CELLS;

GOLD NANOPARTICLE; GOLD; METAL NANOPARTICLE;

ARTICLE; CELL DEATH; HEATING; HUMAN; HUMAN CELL; PARTICLE SIZE; PROTEIN STRUCTURE; RAMAN SPECTROMETRY; CHEMISTRY; PROCEDURES; SURFACE PROPERTY; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; TUMOR CELL LINE;

CELL DEATH; CELL LINE, TUMOR; GOLD; HUMANS; METAL NANOPARTICLES; MICROSCOPY, ELECTRON, TRANSMISSION; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84957598872     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b10997     Document Type: Article

References (57)

1. Jain, P. K.; Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1578 10.1021/ar7002804
2. Dreaden, E. C.; Alkilany, A. M.; Huang, X. H.; Murphy, C. J.; El-Sayed, M. A. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2740 10.1039/C1CS15237H
3. Lane, L. A.; Qian, X.; Nie, S. Chem. Rev. 2015, 115, 10489 10.1021/acs.chemrev.5b00265
4. Yang, X.; Yang, M.; Pang, B.; Vara, M.; Xia, Y. Chem. Rev. 2015, 115, 10410 10.1021/acs.chemrev.5b00193
5. OBrien, M. N.; Jones, M. R.; Brown, K. A.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7603 10.1021/ja503509k
6. Jain, R. K.; Stylianopoulos, T. Nat. Rev. Clin. Oncol. 2010, 7, 653 10.1038/nrclinonc.2010.139
7. Link, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8410 10.1021/jp9917648
8. Kelly, K. L.; Coronado, E.; Zhao, L. L.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 668 10.1021/jp026731y
9. Link, S.; El-Sayed, M. A. Int. Rev. Phys. Chem. 2000, 19, 409 10.1080/01442350050034180
10. Aioub, M.; Kang, B.; Mackey, M. A.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2555 10.1021/jz501091x
11. Kang, J. W.; So, P. T. C.; Dasari, R. R.; Lim, D. K. Nano Lett. 2015, 15, 1766 10.1021/nl504444w
12. Meyers, J. D.; Cheng, Y.; Broome, A. M.; Agnes, R. S.; Schluchter, M. D.; Margevicius, S.; Wang, X. N.; Kenney, M. E.; Burda, C.; Basilion, J. P. Part. Part. Syst. Char. 2015, 32, 448 10.1002/ppsc.201400119
13. Dreaden, E. C.; Mwakwari, S. C.; Sodji, Q. H.; Oyelere, A. K.; El-Sayed, M. A. Bioconjugate Chem. 2009, 20, 2247 10.1021/bc9002212
14. Dhar, S.; Daniel, W. L.; Giljohann, D. A.; Mirkin, C. A.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14652 10.1021/ja9071282
15. Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; Qian, W.; El-Sayed, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2115 10.1021/ja057254a
16. ONeal, D. P.; Hirsch, L. R.; Halas, N. J.; Payne, J. D.; West, J. L. Cancer Lett. 2004, 209, 171 10.1016/j.canlet.2004.02.004
17. Perez-Hernandez, M.; del Pino, P.; Mitchell, S. G.; Moros, M.; Stepien, G.; Pelaz, B.; Parak, W. J.; Galvez, E. M.; Pardo, J.; de la Fuente, J. M. ACS Nano 2015, 9, 52 10.1021/nn505468v
18. Albanese, A.; Tang, P. S.; Chan, W. C. W. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2012, 14, 1 10.1146/annurev-bioeng-071811-150124
19. Perrault, S. D.; Walkey, C.; Jennings, T.; Fischer, H. C.; Chan, W. C. W. Nano Lett. 2009, 9, 1909 10.1021/nl900031y
20. Ghosh, P.; Han, G.; De, M.; Kim, C. K.; Rotello, V. M. Adv. Drug Delivery Rev. 2008, 60, 1307 10.1016/j.addr.2008.03.016
21. Huang, X. H.; Kang, B.; Qian, W.; Mackey, M. A.; Chen, P. C.; Oyelere, A. K.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. J. Biomed. Opt. 2010, 15, 058002 10.1117/1.3486538
22. Lowery, A. R.; Gobin, A. M.; Day, E. S.; Halas, N. J.; West, J. L. Int. J. Nanomed. 2006, 1, 149 10.2147/nano.2006.1.2.149
23. Rengan, A. K.; Bukhari, A. B.; Pradhan, A.; Malhotra, R.; Banerjee, R.; Srivastava, R.; De, A. Nano Lett. 2015, 15, 842 10.1021/nl5045378
24. Burke, A. R.; Singh, R. N.; Carroll, D. L.; Wood, J. C. S.; DAgostino, R. B.; Ajayan, P. M.; Torti, F. M.; Torti, S. V. Biomaterials 2012, 33, 2961 10.1016/j.biomaterials.2011.12.052
25. Chen, J. Y.; Glaus, C.; Laforest, R.; Zhang, Q.; Yang, M. X.; Gidding, M.; Welch, M. J.; Xia, Y. N. Small 2010, 6, 811 10.1002/smll.200902216
26. Tong, L.; Zhao, Y.; Huff, T. B.; Hansen, M. N.; Wei, A.; Cheng, J. X. Adv. Mater. 2007, 19, 3136 10.1002/adma.200701974
27. Kneipp, K.; Wang, Y.; Kneipp, H.; Perelman, L. T.; Itzkan, I.; Dasari, R.; Feld, M. S. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667 10.1103/PhysRevLett.78.1667
28. Nie, S. M.; Emory, S. R. Science 1997, 275, 1102 10.1126/science.275.5303.1102
29. Turkevich, J.; Stevenson, P. C.; Hillier, J. Discuss. Faraday Soc. 1951, 11, 55 10.1039/df9511100055
30. Frens, G. Nature, Phys. Sci. 1973, 241, 20 10.1038/physci241020a0
31. Xue, H.; Atakilit, A.; Zhu, W. M.; Li, X. W.; Ramos, D. M.; Pytela, R. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001, 288, 610 10.1006/bbrc.2001.5813
32. Aioub, M.; Austin, L. A.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 3514 10.1021/jz501866g
33. Zitzmann, S.; Ehemann, V.; Schwab, M. Cancer Res. 2002, 62, 5139
34. Tkachenko, A. G.; Xie, H.; Liu, Y. L.; Coleman, D.; Ryan, J.; Glomm, W. R.; Shipton, M. K.; Franzen, S.; Feldheim, D. L. Bioconjugate Chem. 2004, 15, 482 10.1021/bc034189q
35. Jain, P. K.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4954 10.1021/jp7120356
36. Huang, D.; Byers, C. P.; Wang, L. Y.; Hoggard, A. L.; Hoener, B.; Dominguez-Medina, S.; Chen, S. S.; Chang, W. S.; Landes, C. F.; Link, S. ACS Nano 2015, 9, 7072 10.1021/acsnano.5b01634
37. Vanwart, H. E.; Lewis, A.; Scheraga, H. A.; Saeva, F. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1973, 70, 2619 10.1073/pnas.70.9.2619
38. Vanwart, H. E.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. 1976, 80, 1823 10.1021/j100557a016
39. Kang, B.; Austin, L. A.; El-Sayed, M. A. ACS Nano 2014, 8, 4883 10.1021/nn500840x
40. Ding, F.; Jha, R. K.; Dokholyan, N. V. Structure 2005, 13, 1047 10.1016/j.str.2005.04.009
41. Maiti, N. C.; Apetri, M. M.; Zagorski, M. G.; Carey, P. R.; Anderson, V. E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2399 10.1021/ja0356176
42. Panikkanvalappil, S. R.; Hira, S. M.; Mahmoud, M. A.; El-Sayed, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15961 10.1021/ja506289u
43. Asher, S. A.; Johnson, C. R.; Ludwig, M. Biophys. J. 1986, 49, A331
44. Willets, K. A. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 394, 85 10.1007/s00216-009-2682-3
45. Thomas, G. J. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1999, 28, 1 10.1146/annurev.biophys.28.1.1
46. Wei, F.; Zhang, D. M.; Halas, N. J.; Hartgerink, J. D. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9158 10.1021/jp8025732
47. Premasiri, W. R.; Lee, J. C.; Ziegler, L. D. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 9376 10.1021/jp304932g
48. Zheng, R.; Zheng, X. J.; Dong, J.; Carey, P. R. Protein Sci. 2004, 13, 1288 10.1110/ps.03550404
49. Wu, H. W.; Volponi, J. V.; Oliver, A. E.; Parikh, A. N.; Simmons, B. A.; Singh, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 3809 10.1073/pnas.1009043108
50. Puppels, G. J.; Demul, F. F. M.; Otto, C.; Greve, J.; Robertnicoud, M.; Arndtjovin, D. J.; Jovin, T. M. Nature 1990, 347, 301 10.1038/347301a0
51. Lippert, J. L.; Peticolas, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1971, 68, 1572 10.1073/pnas.68.7.1572
52. Premasiri, W. R.; Moir, D. T.; Klempner, M. S.; Krieger, N.; Jones, G.; Ziegler, L. D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 312 10.1021/jp040442n
53. Asher, S. A.; Ianoul, A.; Mix, G.; Boyden, M. N.; Karnoup, A.; Diem, M.; Schweitzer-Stenner, R. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11775 10.1021/ja0039738
54. Rygula, A.; Majzner, K.; Marzec, K. M.; Kaczor, A.; Pilarczyk, M.; Baranska, M. J. Raman Spectrosc. 2013, 44, 1061 10.1002/jrs.4335
55. Stone, N.; Kendall, C.; Smith, J.; Crow, P.; Barr, H. Faraday Discuss. 2004, 126, 141 10.1039/b304992b
56. Pustovalov, V. K.; Smetannikov, A. S.; Zharov, V. P. Laser Phys. Lett. 2008, 5, 775 10.1002/lapl.200810072
57. Schlamadinger, D. E.; Gable, J. E.; Kim, J. E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 14769 10.1021/jp905473y