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Liao Y, Li B, Chen H, Ma Y, Wang F, Huang L, Shen B, Song H, Yue P. Stimuli-responsive mesoporous silica nanoplatforms for smart antibacterial therapies: From single to combination strategies. J Control Release 2025; 378:60-91. [PMID: 39615754 DOI: 10.1016/j.jconrel.2024.11.063] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/11/2024] [Revised: 11/08/2024] [Accepted: 11/23/2024] [Indexed: 12/13/2024]
Abstract
The demand for new antibacterial therapies is urgent and crucial in the clinical setting because of the growing degree of antibiotic resistance and the limits of conventional antibacterial therapies. Stimuli- responsive nanoplatforms, are sensitive to endogenous or exogenous stimulus (pH, temperature, light, and magnetic fields, etc.) which activate cargo release locally and on-demand, hold great potential in developing next generation personalized precision medicine. For instance, pH-sensitive nanoplatforms can selectively release antibacterial agents in the acidic environment of infection sites. To achieve the stimuli-responsive delivery, mesoporous silica nanoplatforms (MSNs) have demonstrated as prospective candidates for efficient cargo loading and controlled release through strategies such as tunable pore engineering, versatile surface modification/coating, and tailored framework composition. Furthermore, aiming for more precise delivery of MSNs, current research interests are increasingly shifting from single-stimuli antibacterial strategy to integrated strategy that combine multiple-stimulus. In this review, we briefly discuss the microenvironment of bacterial infections and provide a comprehensive summary of current stimuli-responsive strategies, and associated materials design principles of stimuli-responsive mesoporous silica-based smart nanoplatforms (SRMSNs). Additionally, integrative antibacterial strategies with synergistic effects, combining chemodynamic, photodynamic, photothermal, sonodynamic and gas therapies, have also been elaborated. Present research advances and limitations of SRMSNs-based antibacterial therapies, such as limited biodegradability and potential cytotoxicity, have been overviewed with future outlooks presented. This review aims to inspire and guide future research in developing novel antibacterial strategies with integrative solutions.
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Affiliation(s)
- Yan Liao
- Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China
| | - Biao Li
- Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China
| | - Hongxin Chen
- Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China
| | - Yueqin Ma
- Department of Pharmaceutics, 908th Hospital of Joint Logistics Support Force of PLA, Nanchang 330000, China
| | - Fengxia Wang
- Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China
| | - Lizhen Huang
- Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China
| | - Baode Shen
- Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China
| | - Hao Song
- Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology, the University of Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 20139, USA.
| | - Pengfei Yue
- Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China.
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Bachvarova-Nedelcheva A, Kostova Y, Yordanova L, Nenova E, Shestakova P, Ivanova I, Pavlova E. Sol-Gel Synthesis of Silica-Poly (Vinylpyrrolidone) Hybrids with Prooxidant Activity and Antibacterial Properties. Molecules 2024; 29:2675. [PMID: 38893548 PMCID: PMC11173412 DOI: 10.3390/molecules29112675] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/26/2024] [Revised: 06/01/2024] [Accepted: 06/03/2024] [Indexed: 06/21/2024] Open
Abstract
The present work deals with the sol-gel synthesis of silica-poly (vinylpyrrolidone) hybrid materials. The nanohybrids (Si-PVP) have been prepared using an acidic catalyst at ambient temperature. Tetramethyl ortosilane (TMOS) was used as a silica precursor. Poly (vinylpyrrolidone) (PVP) was introduced into the reaction mixture as a solution in ethanol with a concentration of 20%. The XRD established that the as-prepared material is amorphous. The IR and 29Si MAS NMR spectra proved the formation of a polymerized silica network as well as the hydrogen bonding interactions between the silica matrix and OH hydrogens of the silanol groups. The TEM showed spherical particle formation along with increased agglomeration tendency. The efficacy of SiO2/PVP nanoparticles as a potential antimicrobial agent against a wide range of bacteria was evaluated as bacteriostatic, using agar diffusion and spot tests. Combined effects of hybrid nanomaterial and antibiotics could significantly reduce the bactericidal concentrations of both the antibiotic and the particles, and they could also eliminate the antibiotic resistance of the pathogen. The registered prooxidant activity of the newly synthesized material was confirmative and explicatory for the antibacterial properties of the tested substance and its synergetic combination with antibiotics. The effect of new hybrid material on Crustacea Daphnia magna was also estimated as harmless under concentration of 0.1 mg/mL.
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Affiliation(s)
- Albena Bachvarova-Nedelcheva
- Institute of General and Inorganic Chemistry, Bulgarian Academy of Sciences, Acad. G. Bonchev Str., Bl. 11, 1113 Sofia, Bulgaria
| | - Yoanna Kostova
- Institute of Metal Science, Equipment and Technologies with Hydro- and Aerodynamics Centre “Acad. A. Balevski”, Bulgarian Academy of Sciences, Shipchenski Prohod Str., 67, 1574 Sofia, Bulgaria;
| | - Lilia Yordanova
- Faculty of Biology, Sofia University “St. Kliment Ohridski”, 8 Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria; (L.Y.); (E.N.); (I.I.)
| | - Elena Nenova
- Faculty of Biology, Sofia University “St. Kliment Ohridski”, 8 Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria; (L.Y.); (E.N.); (I.I.)
| | - Pavletta Shestakova
- Institute of Organic Chemistry with Centre of Phytochemistry, Bulgarian Academy of Sciences, Acad. G. Bonchev Str., Bl. 9, 1113 Sofia, Bulgaria;
| | - Iliana Ivanova
- Faculty of Biology, Sofia University “St. Kliment Ohridski”, 8 Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria; (L.Y.); (E.N.); (I.I.)
| | - Elitsa Pavlova
- Faculty of Physics, Sofia University “St. Kliment Ohridski”, 5 James Boucher Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria;
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Escriche-Navarro B, Garrido E, Sancenón F, García-Fernández A, Martínez-Máñez R. A navitoclax-loaded nanodevice targeting matrix metalloproteinase-3 for the selective elimination of senescent cells. Acta Biomater 2024; 176:405-416. [PMID: 38185231 DOI: 10.1016/j.actbio.2024.01.002] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/10/2023] [Revised: 12/18/2023] [Accepted: 01/01/2024] [Indexed: 01/09/2024]
Abstract
Cellular senescence is implicated in the occurrence and progression of multiple age-related disorders. In this context, the selective elimination of senescent cells, senolysis, has emerged as an effective therapeutic strategy. However, the heterogeneous senescent phenotype hinders the discovery of a universal and robust senescence biomarker that limits the effective of senolytic with off-target toxic effects. Therefore, the development of more selective strategies represents a promising approach to increase the specificity of senolytic therapy. In this study, we have developed an innovative nanodevice for the selective elimination of senescent cells (SCs) based on the specific enzymatic activity of the senescent secretome. The results revealed that when senescence is induced in proliferating WI-38 by ionizing radiation (IR), the cells secrete high levels of matrix metalloproteinase-3 (MMP-3). Based on this result, mesoporous silica nanoparticles (MSNs) were loaded with the senolytic navitoclax (Nav) and coated with a specific peptide which is substrate of MMP-3 (NPs(Nav)@MMP-3). Studies in cells confirmed the preferential release of cargo in IR-induced senescent cells compared to proliferating cells, depending on MMP-3 levels. Moreover, treatment with NPs(Nav)@MMP-3 induced a selective decrease in the viability of SCs as well as a protective effect on non-proliferating cells. These results demonstrate the potential use of NPs to develop enhanced senolytic therapies based on specific enzymatic activity in the senescent microenvironment, with potential clinical relevance. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: The common β-galactosidase activity has been exploited to develop nanoparticles for the selective elimination of senescent cells. However, the identification of new senescent biomarkers is a key factor for the development of improved strategies. In this scenario, we report for the first time the development of NPs targeting senescent cells based on specific enzymatic activity of the senescent secretome. We report a navitoclax-loaded nanodevice responsive to the matrix metalloproteinase-3 (MMP-3) associated with the senescent phenotype. Our nanosystem achieves the selective release of navitoclax in an MMP-3-dependent manner while limiting off-target effects on non-senescent cells. This opens the possibility of using nanoparticles able to detect an altered senescent environment and selectively release its content, thus enhancing the efficacy of senolytic therapies.
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Affiliation(s)
- Blanca Escriche-Navarro
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5. Pabellón 11. Planta 0, 28029 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta, 46026, Valencia, Spain
| | - Eva Garrido
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5. Pabellón 11. Planta 0, 28029 Madrid, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5. Pabellón 11. Planta 0, 28029 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta, 46026, Valencia, Spain
| | - Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5. Pabellón 11. Planta 0, 28029 Madrid, Spain.
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5. Pabellón 11. Planta 0, 28029 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta, 46026, Valencia, Spain.
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García-Fernández A, Sancho M, Garrido E, Bisbal V, Sancenón F, Martínez-Máñez R, Orzáez M. Targeted Delivery of the Pan-Inflammasome Inhibitor MM01 as an Alternative Approach to Acute Lung Injury Therapy. Adv Healthc Mater 2023; 12:e2301577. [PMID: 37515468 DOI: 10.1002/adhm.202301577] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 3.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/16/2023] [Revised: 07/14/2023] [Indexed: 07/30/2023]
Abstract
Acute lung injury (ALI) is a severe pulmonary disorder responsible for high percentage of mortality and morbidity in intensive care unit patients. Current treatments are ineffective, so the development of efficient and specific therapies is an unmet medical need. The activation of NLPR3 inflammasome during ALI produces the release of proinflammatory factors and pyroptosis, a proinflammatory form of cell death that contributes to lung damage spreading. Herein, it is demonstrated that modulating inflammasome activation through inhibition of ASC oligomerization by the recently described MM01 compound can be an alternative pharmacotherapy against ALI. Besides, the added efficacy of using a drug delivery nanosystem designed to target the inflamed lungs is determined. The MM01 drug is incorporated into mesoporous silica nanoparticles capped with a peptide (TNFR-MM01-MSNs) to target tumor necrosis factor receptor-1 (TNFR-1) to proinflammatory macrophages. The prepared nanoparticles can deliver the cargo in a controlled manner after the preferential uptake by proinflammatory macrophages and exhibit anti-inflammatory activity. Finally, the therapeutic effect of MM01 free or nanoparticulated to inhibit inflammatory response and lung injury is successfully demonstrated in lipopolysaccharide-mouse model of ALI. The results suggest the potential of pan-inflammasome inhibitors as candidates for ALI therapy and the use of nanoparticles for targeted lung delivery.
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Affiliation(s)
- Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camí de vera s/n, Valencia, 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5, Madrid, 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
| | - Mónica Sancho
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
- Centro de Investigación Príncipe Felipe, Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
- Departament de Bioquímica i Biologia Molecular, Universitat de València, Burjassot, E-46100, Spain
| | - Eva Garrido
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camí de vera s/n, Valencia, 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5, Madrid, 28029, Spain
| | - Viviana Bisbal
- Centro de Investigación Príncipe Felipe, Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camí de vera s/n, Valencia, 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5, Madrid, 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, Valencia, 46022, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta, Valencia, 46026, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camí de vera s/n, Valencia, 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos, 3-5, Madrid, 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, Valencia, 46022, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta, Valencia, 46026, Spain
| | - Mar Orzáez
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
- Centro de Investigación Príncipe Felipe, Eduardo Primo Yúfera 3, Valencia, 46012, Spain
- Departament de Bioquímica i Biologia Molecular, Universitat de València, Burjassot, E-46100, Spain
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Lérida-Viso A, Estepa-Fernández A, García-Fernández A, Martí-Centelles V, Martínez-Máñez R. Biosafety of mesoporous silica nanoparticles; towards clinical translation. Adv Drug Deliv Rev 2023; 201:115049. [PMID: 37573951 DOI: 10.1016/j.addr.2023.115049] [Citation(s) in RCA: 33] [Impact Index Per Article: 16.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/12/2023] [Revised: 07/14/2023] [Accepted: 08/04/2023] [Indexed: 08/15/2023]
Abstract
Mesoporous silica nanoparticles (MSNs) have attracted the attention of chemists, who have developed numerous systems for the encapsulation of a plethora of molecules, allowing the use of mesoporous silica nanoparticles for biomedical applications. MSNs have been extensively studied for their use in nanomedicine, in applications such as drug delivery, diagnosis, and bioimaging, demonstrating significant in vivo efficacy in different preclinical models. Nevertheless, for the transition of MSNs into clinical trials, it is imperative to understand the characteristics that make MSNs effective and safe. The biosafety properties of MSNs in vivo are greatly influenced by their physicochemical characteristics such as particle shape, size, surface modification, and silica framework. In this review, we compile the most relevant and recent progress in the literature up to the present by analyzing the contributions on biodistribution, biodegradability, and clearance of MSNs. Furthermore, the ongoing clinical trials and the potential challenges related to the administration of silica materials for advanced therapeutics are discussed. This approach aims to provide a solid overview of the state-of-the-art in this field and to encourage the translation of MSNs to the clinic.
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Affiliation(s)
- Araceli Lérida-Viso
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta. 46026, Valencia, Spain; Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3. 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain
| | - Alejandra Estepa-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3. 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain
| | - Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3. 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain.
| | - Vicente Martí-Centelles
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta. 46026, Valencia, Spain; Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camino de Vera, s/n. 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3. 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain.
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Hernández‐Montoto A, Aranda MN, Caballos I, López‐Palacios A, Tormo‐Mas MÁ, Pemán J, Rodríguez MP, Picornell C, Aznar E, Martínez‐Máñez R. Human Papilloma Virus DNA Detection in Clinical Samples Using Fluorogenic Probes Based on Oligonucleotide Gated Nanoporous Anodic Alumina Films. Adv Healthc Mater 2023; 12:e2203326. [PMID: 37285852 PMCID: PMC11469211 DOI: 10.1002/adhm.202203326] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/20/2022] [Revised: 04/19/2023] [Indexed: 06/09/2023]
Abstract
In this work, fluorogenic probes based on oligonucleotide capped nanoporous anodic alumina films are developed for specific and sensitive detection of human papilloma virus (HPV) DNA. The probe consists of anodic alumina nanoporous films loaded with the fluorophore rhodamine B (RhB) and capped with oligonucleotides bearing specific base sequences complementary to genetic material of different high-risk (hr) HPV types. Synthesis protocol is optimized for scale up production of sensors with high reproducibility. The sensors' surfaces are characterized by scanning electron microscopy (HR-FESEM) and atomic force microscopy (AFM) and their atomic composition is determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDXS). Oligonucleotide molecules onto nanoporous films block the pores and avoid diffusion of RhB to the liquid phase. Pore opening is produced when specific DNA of HPV is present in the medium, resulting in RhB delivery, that is detected by fluorescence measurements. The sensing assay is optimized for reliable fluorescence signal reading. Nine different sensors are synthesized for specific detection of 14 different hr-HPV types in clinical samples with very high sensitivity (100%) and high selectivity (93-100%), allowing rapid screening of virus infections with very high negative predictive values (100%).
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Affiliation(s)
- Andy Hernández‐Montoto
- The Inter‐University Research Institute for Molecular Recognition and Technological DevelopmentTechnical University of ValenciaUniversity of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- CIBER Bioengineering, Biomaterials and NanomedicineCarlos III Health InstituteAvenida Monforte de Lemos 3‐5Madrid28029Spain
- Joint Research Unit in Nanomedicine and SensorsHealth Research Institute Hospital La FeTechnical University of ValenciaAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
| | - M. Nieves Aranda
- The Inter‐University Research Institute for Molecular Recognition and Technological DevelopmentTechnical University of ValenciaUniversity of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Joint Research Unit in Nanomedicine and SensorsHealth Research Institute Hospital La FeTechnical University of ValenciaAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
| | - Isabel Caballos
- The Inter‐University Research Institute for Molecular Recognition and Technological DevelopmentTechnical University of ValenciaUniversity of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Joint Research Unit in Nanomedicine and SensorsHealth Research Institute Hospital La FeTechnical University of ValenciaAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
| | - Alba López‐Palacios
- The Inter‐University Research Institute for Molecular Recognition and Technological DevelopmentTechnical University of ValenciaUniversity of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Joint Research Unit in Nanomedicine and SensorsHealth Research Institute Hospital La FeTechnical University of ValenciaAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
| | - María Ángeles Tormo‐Mas
- Accredited Research Group on Serious InfectionHealth Research Institute Hospital La FeAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
| | - Javier Pemán
- Accredited Research Group on Serious InfectionHealth Research Institute Hospital La FeAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
- Microbiology ServicePolytechnic and University Hospital La FeAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
| | - Mireya Prieto Rodríguez
- Pathological Anatomy ServicePolytechnic and University Hospital La FeAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
| | - Carlos Picornell
- Arafarma GroupC/ Fray Gabriel de San Antonio, 6–10Marchamalo19180GuadalajaraSpain
| | - Elena Aznar
- The Inter‐University Research Institute for Molecular Recognition and Technological DevelopmentTechnical University of ValenciaUniversity of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- CIBER Bioengineering, Biomaterials and NanomedicineCarlos III Health InstituteAvenida Monforte de Lemos 3‐5Madrid28029Spain
- Joint Research Unit in Nanomedicine and SensorsHealth Research Institute Hospital La FeTechnical University of ValenciaAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
- UPV‐CIPF Joint Research Unit in Mechanisms of Diseases and NanomedicineValenciaTechnical University of ValenciaValència46012Spain
| | - Ramón Martínez‐Máñez
- The Inter‐University Research Institute for Molecular Recognition and Technological DevelopmentTechnical University of ValenciaUniversity of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- CIBER Bioengineering, Biomaterials and NanomedicineCarlos III Health InstituteAvenida Monforte de Lemos 3‐5Madrid28029Spain
- Joint Research Unit in Nanomedicine and SensorsHealth Research Institute Hospital La FeTechnical University of ValenciaAvenida Fernando Abril Martorell 106Valencia46026Spain
- UPV‐CIPF Joint Research Unit in Mechanisms of Diseases and NanomedicineValenciaTechnical University of ValenciaValència46012Spain
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Garrido-Cano I, Adam-Artigues A, Lameirinhas A, Blandez JF, Candela-Noguera V, Lluch A, Bermejo B, Sancenón F, Cejalvo JM, Martínez-Máñez R, Eroles P. Delivery of miR-200c-3p Using Tumor-Targeted Mesoporous Silica Nanoparticles for Breast Cancer Therapy. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 2023; 15:38323-38334. [PMID: 37549382 PMCID: PMC10436244 DOI: 10.1021/acsami.3c07541] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/26/2023] [Accepted: 07/25/2023] [Indexed: 08/09/2023]
Abstract
Despite advances in breast cancer treatment, it remains the leading cause of cancer-related death in women worldwide. In this context, microRNAs have emerged as potential therapeutic targets but still present some limitations for in vivo applications. Particularly, miR-200c-3p is a well-known tumor suppressor microRNA that inhibits tumor progression and metastasis in breast cancer through downregulating ZEB1 and ZEB2. Based on the above, we describe the design and validation of a nanodevice using mesoporous silica nanoparticles for miR-200c-3p delivery for breast cancer treatment. We demonstrate the biocompatibility of the synthesized nanodevices as well as their ability to escape from endosomes/lysosomes and inhibit tumorigenesis, invasion, migration, and proliferation of tumor cells in vitro. Moreover, tumor targeting and effective delivery of miR-200c-3p from the nanoparticles in vivo are confirmed in an orthotopic breast cancer mouse model, and the therapeutic efficacy is also evidenced by a decrease in tumor size and lung metastasis, while showing no signs of toxicity. Overall, our results provide evidence that miR-200c-3p-loaded nanoparticles are a potential strategy for breast cancer therapy and a safe and effective system for tumor-targeted delivery of microRNAs.
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Affiliation(s)
- Iris Garrido-Cano
- Biomedical
Research Institute INCLIVA, Valencia 46010, Spain
- Instituto
Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular
y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica
de València, Universitat de València, Valencia 46010, Spain
| | | | - Ana Lameirinhas
- Biomedical
Research Institute INCLIVA, Valencia 46010, Spain
| | - Juan F. Blandez
- Instituto
Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular
y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica
de València, Universitat de València, Valencia 46010, Spain
- CIBER
de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad
Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València,
IIS La Fe, Valencia 46026, Spain
| | - Vicente Candela-Noguera
- Instituto
Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular
y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica
de València, Universitat de València, Valencia 46010, Spain
| | - Ana Lluch
- Biomedical
Research Institute INCLIVA, Valencia 46010, Spain
- Centro
de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC), Madrid 28029, Spain
- Universitat
de València, Valencia 46010, Spain
- Clinical
Oncology Department, Hospital Clínico
Universitario de Valencia, Valencia 46010, Spain
| | - Begoña Bermejo
- Biomedical
Research Institute INCLIVA, Valencia 46010, Spain
- Centro
de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC), Madrid 28029, Spain
- Clinical
Oncology Department, Hospital Clínico
Universitario de Valencia, Valencia 46010, Spain
| | - Felix Sancenón
- Instituto
Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular
y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica
de València, Universitat de València, Valencia 46010, Spain
- CIBER
de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad
Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València,
IIS La Fe, Valencia 46026, Spain
- Unidad
Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades
y Nanomedicina. Universitat Politècnica de Valencia, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
| | - Juan Miguel Cejalvo
- Biomedical
Research Institute INCLIVA, Valencia 46010, Spain
- Centro
de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC), Madrid 28029, Spain
- Clinical
Oncology Department, Hospital Clínico
Universitario de Valencia, Valencia 46010, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto
Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular
y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica
de València, Universitat de València, Valencia 46010, Spain
- CIBER
de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad
Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València,
IIS La Fe, Valencia 46026, Spain
- Unidad
Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades
y Nanomedicina. Universitat Politècnica de Valencia, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
| | - Pilar Eroles
- Biomedical
Research Institute INCLIVA, Valencia 46010, Spain
- Centro
de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC), Madrid 28029, Spain
- Universitat
de València, Valencia 46010, Spain
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High-Capacity Mesoporous Silica Nanocarriers of siRNA for Applications in Retinal Delivery. Int J Mol Sci 2023; 24:ijms24032753. [PMID: 36769075 PMCID: PMC9916966 DOI: 10.3390/ijms24032753] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/16/2022] [Revised: 01/12/2023] [Accepted: 01/19/2023] [Indexed: 02/04/2023] Open
Abstract
The main cause of subretinal neovascularisation in wet age-related macular degeneration (AMD) is an abnormal expression in the retinal pigment epithelium (RPE) of the vascular endothelial growth factor (VEGF). Current approaches for the treatment of AMD present considerable issues that could be overcome by encapsulating anti-VEGF drugs in suitable nanocarriers, thus providing better penetration, higher retention times, and sustained release. In this work, the ability of large pore mesoporous silica nanoparticles (LP-MSNs) to transport and protect nucleic acid molecules is exploited to develop an innovative LP-MSN-based nanosystem for the topical administration of anti-VEGF siRNA molecules to RPE cells. siRNA is loaded into LP-MSN mesopores, while the external surface of the nanodevices is functionalised with polyethylenimine (PEI) chains that allow the controlled release of siRNA and promote endosomal escape to facilitate cytosolic delivery of the cargo. The successful results obtained for VEGF silencing in ARPE-19 RPE cells demonstrate that the designed nanodevice is suitable as an siRNA transporter.
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Abedanzadeh S, Karimi B, Moosavi-Movahedi Z, Pourshiani O, Badiei A, Moosavi-Movahedi AA. Artificial metalloenzyme with peroxidase-like activity based on periodic mesoporous organosilica with ionic-liquid framework. MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS 2023; 348:112384. [DOI: 10.1016/j.micromeso.2022.112384] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 06/19/2023]
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Mesoporous silicas in materials engineering: Nanodevices for bionanotechnologies. Mater Today Bio 2022; 17:100472. [PMCID: PMC9627595 DOI: 10.1016/j.mtbio.2022.100472] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 5.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/23/2022] [Revised: 10/18/2022] [Accepted: 10/20/2022] [Indexed: 11/06/2022] Open
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Escriche‐Navarro B, Escudero A, Lucena‐Sánchez E, Sancenón F, García‐Fernández A, Martínez‐Máñez R. Mesoporous Silica Materials as an Emerging Tool for Cancer Immunotherapy. ADVANCED SCIENCE (WEINHEIM, BADEN-WURTTEMBERG, GERMANY) 2022; 9:e2200756. [PMID: 35866466 PMCID: PMC9475525 DOI: 10.1002/advs.202200756] [Citation(s) in RCA: 24] [Impact Index Per Article: 8.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/08/2022] [Revised: 05/16/2022] [Indexed: 05/16/2023]
Abstract
Cancer immunotherapy has emerged in the past decade as a promising strategy for treating many forms of cancer by stimulating the patient's immune system. Although immunotherapy has achieved some promising results in clinics, more efforts are required to improve the limitations of current treatments related to lack of effective and targeted cancer antigens delivery to immune cells, dose-limiting toxicity, and immune-mediated adverse effects, among others. In recent years, the use of nanomaterials has proven promising to enhance cancer immunotherapy efficacy and reduce side effects. Among nanomaterials, attention has been recently paid to mesoporous silica nanoparticles (MSNs) as a potential multiplatform for enhancing cancer immunotherapy by considering their unique properties, such as high porosity, and good biocompatibility, facile surface modification, and self-adjuvanticity. This review explores the role of MSN and other nano/micro-materials as an emerging tool to enhance cancer immunotherapy, and it comprehensively summarizes the different immunotherapeutic strategies addressed to date by using MSN.
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Affiliation(s)
- Blanca Escriche‐Navarro
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) Polytechnic University of Valencia‐University of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Universitat Politècnica de ValènciaJoint Unit UPV‐CIPF of Developmental Biology and Disease Models and Nanomedicine, Polytechnic University of Valencia (UPV)‐Príncipe Felipe Research Center Foundation (CIPF)C/ Eduardo Primo Yúfera 3.Valencia46012Spain
- Joint Unit of Nanomedicine and Sensors, Polytechnic University of Valencia, IIS La FeAv. Fernando Abril Martorell, 106Valencia46026Spain
| | - Andrea Escudero
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) Polytechnic University of Valencia‐University of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Universitat Politècnica de ValènciaJoint Unit UPV‐CIPF of Developmental Biology and Disease Models and Nanomedicine, Polytechnic University of Valencia (UPV)‐Príncipe Felipe Research Center Foundation (CIPF)C/ Eduardo Primo Yúfera 3.Valencia46012Spain
| | - Elena Lucena‐Sánchez
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) Polytechnic University of Valencia‐University of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Universitat Politècnica de ValènciaJoint Unit UPV‐CIPF of Developmental Biology and Disease Models and Nanomedicine, Polytechnic University of Valencia (UPV)‐Príncipe Felipe Research Center Foundation (CIPF)C/ Eduardo Primo Yúfera 3.Valencia46012Spain
| | - Félix Sancenón
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) Polytechnic University of Valencia‐University of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Universitat Politècnica de ValènciaJoint Unit UPV‐CIPF of Developmental Biology and Disease Models and Nanomedicine, Polytechnic University of Valencia (UPV)‐Príncipe Felipe Research Center Foundation (CIPF)C/ Eduardo Primo Yúfera 3.Valencia46012Spain
- Joint Unit of Nanomedicine and Sensors, Polytechnic University of Valencia, IIS La FeAv. Fernando Abril Martorell, 106Valencia46026Spain
- Biomedical Research Networking Center in Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER‐BBN)Av. Monforte de Lemos, 3–5. Pabellón 11., Planta 0Madrid28029Spain
| | - Alba García‐Fernández
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) Polytechnic University of Valencia‐University of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Universitat Politècnica de ValènciaJoint Unit UPV‐CIPF of Developmental Biology and Disease Models and Nanomedicine, Polytechnic University of Valencia (UPV)‐Príncipe Felipe Research Center Foundation (CIPF)C/ Eduardo Primo Yúfera 3.Valencia46012Spain
- Biomedical Research Networking Center in Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER‐BBN)Av. Monforte de Lemos, 3–5. Pabellón 11., Planta 0Madrid28029Spain
| | - Ramón Martínez‐Máñez
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) Polytechnic University of Valencia‐University of ValenciaCamino de Vera s/nValencia46022Spain
- Universitat Politècnica de ValènciaJoint Unit UPV‐CIPF of Developmental Biology and Disease Models and Nanomedicine, Polytechnic University of Valencia (UPV)‐Príncipe Felipe Research Center Foundation (CIPF)C/ Eduardo Primo Yúfera 3.Valencia46012Spain
- Joint Unit of Nanomedicine and Sensors, Polytechnic University of Valencia, IIS La FeAv. Fernando Abril Martorell, 106Valencia46026Spain
- Biomedical Research Networking Center in Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER‐BBN)Av. Monforte de Lemos, 3–5. Pabellón 11., Planta 0Madrid28029Spain
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de la Torre C, Gavara R, García-Fernández A, Mikhaylov M, Sokolov MN, Miravet JF, Sancenón F, Martínez-Máñez R, Galindo F. Enhancement of photoactivity and cellular uptake of (Bu 4N) 2[Mo 6I 8(CH 3COO) 6] complex by loading on porous MCM-41 support. Photodynamic studies as an anticancer agent. BIOMATERIALS ADVANCES 2022; 140:213057. [PMID: 36007463 DOI: 10.1016/j.bioadv.2022.213057] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/09/2022] [Revised: 07/26/2022] [Accepted: 07/27/2022] [Indexed: 12/25/2022]
Abstract
The incorporation by ionic assembly of the hexanuclear molybdenum cluster (Bu4N)2[Mo6I8(CH3CO2)6] (1) in amino-decorated mesoporous silica nanoparticles MCM-41, has yielded the new molybdenum-based hybrid photosensitizer 1@MCM-41. The new photoactive material presents a high porosity, due to the intrinsic high specific surface area of MCM-41 nanoparticles (989 m2 g-1) which is responsible for the good dispersion of the hexamolybdenum clusters on the nanoparticles surface, as observed by STEM analysis. The hybrid photosensitizer can generate efficiently singlet oxygen, which was demonstrated by using the benchmark photooxygenation reaction of 9,10-anthracenediyl-bis(methylene)dimalonic acid (ABDA) in water. The photodynamic therapy activity has been tested using LED light as an irradiation source (λirr ~ 400-700 nm; 15.6 mW/cm2). The results show a good activity of the hybrid photosensitizer against human cervical cancer (HeLa) cells, reducing up to 70 % their viability after 20 min of irradiation, whereas low cytotoxicity is detected in the darkness. The main finding of this research is that the incorporation of molybdenum complexes at porous MCM-41 supports enhances their photoactivity and improves cellular uptake, compared to free clusters.
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Affiliation(s)
- Cristina de la Torre
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València - Universidad de Valencia, Departamento de Química Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain
| | - Raquel Gavara
- Departamento de Química Inórganica y Orgánica, Universitat Jaume I, Av. Sos Baynat s/n, 12071 Castellón, Spain
| | - Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València - Universidad de Valencia, Departamento de Química Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | - Maxim Mikhaylov
- Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 3 Acad. Lavrentiev Prosp., 630090 Novosibirsk, Russia
| | - Maxim N Sokolov
- Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 3 Acad. Lavrentiev Prosp., 630090 Novosibirsk, Russia
| | - Juan F Miravet
- Departamento de Química Inórganica y Orgánica, Universitat Jaume I, Av. Sos Baynat s/n, 12071 Castellón, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València - Universidad de Valencia, Departamento de Química Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València - Universidad de Valencia, Departamento de Química Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, Instituto de Salud Carlos III, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain.
| | - Francisco Galindo
- Departamento de Química Inórganica y Orgánica, Universitat Jaume I, Av. Sos Baynat s/n, 12071 Castellón, Spain.
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Abdollahi L, Dianat MJ, Marcos MD, Martínez-Máñez R, Karimi S. Hollow mesoporous silica nanoparticles: Effective silica etching using tri-di- and mono-valent cations. BIOMATERIALS ADVANCES 2022; 133:112621. [PMID: 35039199 DOI: 10.1016/j.msec.2021.112621] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/10/2021] [Revised: 11/30/2021] [Accepted: 12/15/2021] [Indexed: 06/14/2023]
Abstract
Among different hollow nanostructures, the preparation of hollow mesoporous silica nanoparticles (HMSNs) is still a hotspot research field due to their unique properties e.g., large pore sizes and volumes, high drug loading capacity, ease of surface modification, large surface area, and biodegradability. Herein, novel uniform HMSNs are prepared for the first time by a combination of heterogeneous oil-water biphase stratification and simple mono-, di-, and tri-valent etching reactions. The biphase stratification reaction allows self-assembly of reactants at the oil-water interface, while the subsequent step is designed for the efficient selective silica etching under mild conditions. We have studied the effect of cation's valence (NH4+, Ca2+, and Al3+) on the silica etching reaction coupled with the biphase stratification reaction both in the absence and presence of the auxiliary pore expanded agent 1, 3, 5 trimethylbenzene (TMB). In the absence of TMB, the Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis confirms that Al3+ creates materials with the largest pore size (18.0 nm), whereas the use of NH4+ results in the largest pore volume (2.30 cm3/g). The pores generated using Ca2+ and Al3+ as silica etching agents have a volume 2.01 cm3/g and 2.05 cm3/g, respectively. Similar experiments in the presence of TMB leads to the formation of HMSN with larger pore sizes (24 nm and 21.5 nm) and volumes (2.70 cm3/g and 2.12 cm3/g) when using Al3+ and Ca2+, respectively, as etching agents. Drug loading capacity using Langmuir adsorption model indicate our hollow MSN material exhibit the high adsorbing DOX up to 558.23 mg per gram of nanoparticles in pH of 7.2. Furthermore, synthetized NPs exhibited high loading capacity for large protein and biomolecules such as BSA. Our findings confirmed that the charge density of cation has a critical role on selective silica etching in the preparation of HMSNs.
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Affiliation(s)
- Leila Abdollahi
- Department of Chemistry, Faculty of Nano, Bioscience and Technology, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
| | - Mohammad Javad Dianat
- Department of Chemical Engineering, Faculty of Petroleum, Gas and Petrochemical Engineering, Persian Gulf University
| | - Maria Dolores Marcos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politécnica de Valencia, Universitat de València, Spain; CIBER de Bioingenierıía, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Departamento de Química, Universitat Politécnica de València, Camino de Vera s/n, Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politécnica de Valencia, Universitat de València, Spain; CIBER de Bioingenierıía, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Departamento de Química, Universitat Politécnica de València, Camino de Vera s/n, Valencia, Spain.
| | - Sadegh Karimi
- Department of Chemistry, Faculty of Nano, Bioscience and Technology, Persian Gulf University, Bushehr, Iran.
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Guzel Kaya G, Aznar E, Deveci H, Martínez-Máñez R. Aerogels as promising materials for antibacterial applications: a mini-review. Biomater Sci 2021; 9:7034-7048. [PMID: 34636816 DOI: 10.1039/d1bm01147b] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/11/2022]
Abstract
The increasing cases of bacterial infections originating from resistant bacteria are a serious problem globally and many approaches have been developed for different purposes to treat bacterial infections. Aerogels are a novel class of smart porous materials composed of three-dimensional networks. Recently, aerogels with the advantages of ultra-low density, high porosity, tunable particle and pore sizes, and biocompatibility have been regarded as promising carriers for the design of delivery systems. Recently, aerogels have also been provided with antibacterial activity through loading of antibacterial agents, incorporation of metal/metal oxides and via surface functionalization and coating with various functional groups. In this mini-review, the synthesis of aerogels from both conventional and low-cost precursors is reported and examples of aerogels displaying antibacterial properties are summarized. As a result, it is clear that the encouraging antibacterial performance of aerogels promotes their use in many antibacterial applications, especially in the food industry, pharmaceutics and medicine.
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Affiliation(s)
- Gulcihan Guzel Kaya
- Department of Chemical Engineering, Konya Technical University, Konya, Turkey.,Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.
| | - Elena Aznar
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. .,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPC-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina. Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | - Huseyin Deveci
- Department of Chemical Engineering, Konya Technical University, Konya, Turkey
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. .,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPC-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina. Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
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García-Fernández A, Sancenón F, Martínez-Máñez R. Mesoporous silica nanoparticles for pulmonary drug delivery. Adv Drug Deliv Rev 2021; 177:113953. [PMID: 34474094 DOI: 10.1016/j.addr.2021.113953] [Citation(s) in RCA: 78] [Impact Index Per Article: 19.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/05/2021] [Revised: 08/25/2021] [Accepted: 08/26/2021] [Indexed: 12/11/2022]
Abstract
Over the last years, respiratory diseases represent a clinical concern, being included among the leading causes of death in the world due to the lack of effective lung therapies, mainly ascribed to the pulmonary barriers affecting the delivery of drugs to the lungs. In this way, nanomedicine has arisen as a promising approach to overcome the limitations of current therapies for pulmonary diseases. The use of nanoparticles allows enhancing drug bioavailability at the target site while minimizing undesired side effects. Despite different approaches have been developed for pulmonary delivery of drugs, including the use of polymers, lipid-based nanoparticles, and inorganic nanoparticles, more efforts are required to achieve effective pulmonary drug delivery. This review provides an overview of the clinical challenges in main lung diseases, as well as highlighted the role of nanomedicine in achieving efficient pulmonary drug delivery. Drug delivery into the lungs is a complex process limited by the anatomical, physiological and immunological barriers of the respiratory system. We discuss how nanomedicine can be useful to overcome these pulmonary barriers and give insights for the rational design of future nanoparticles for enhancing lung treatments. We also attempt herein to display more in detail the potential of mesoporous silica nanoparticles (MSNs) as promising nanocarrier for pulmonary drug delivery by providing a comprehensive overview of their application in lung delivery to date while discussing the use of these particles for the treatment of respiratory diseases.
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Affiliation(s)
- Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012 València, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012 València, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012 València, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.
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Sucrose-Responsive Intercommunicated Janus Nanoparticles Network. NANOMATERIALS 2021; 11:nano11102492. [PMID: 34684932 PMCID: PMC8540595 DOI: 10.3390/nano11102492] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/13/2021] [Revised: 09/15/2021] [Accepted: 09/15/2021] [Indexed: 11/17/2022]
Abstract
Inspired by biological systems, the development of artificial nanoscale materials that communicate over a short distance is still at its early stages. This work shows a new example of a cooperating system with intercommunicated devices at the nanoscale. The system is based on the new sucrose-responsive Janus gold-mesoporous silica (Janus Au-MS) nanoparticles network with two enzyme-powered nanodevices. These nanodevices involve two enzymatic processes based on invertase and glucose oxidase, which are anchored on the Au surfaces of different Janus Au-MS nanoparticles, and N-acetyl-L-cysteine and [Ru(bpy)3]2+ loaded as chemical messengers, respectively. Sucrose acts as the INPUT, triggering the sequential delivery of two different cargoes through the enzymatic control. Nanoscale communication using abiotic nanodevices is a developing potential research field and may prompt several applications in different disciplines, such as nanomedicine.
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Estepa‐Fernández A, Alfonso M, Morellá‐Aucejo Á, García‐Fernández A, Lérida‐Viso A, Lozano‐Torres B, Galiana I, Soriano‐Teruel PM, Sancenón F, Orzáez M, Martínez‐Máñez R. Senolysis Reduces Senescence in Veins and Cancer Cell Migration. ADVANCED THERAPEUTICS 2021. [DOI: 10.1002/adtp.202100149] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/10/2023]
Affiliation(s)
- Alejandra Estepa‐Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
| | - María Alfonso
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
| | - Ángela Morellá‐Aucejo
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER‐BBN) Av. Monforte de Lemos, 3‐5. Pabellón 11. Planta 0 Madrid 28029 Spain
| | - Alba García‐Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER‐BBN) Av. Monforte de Lemos, 3‐5. Pabellón 11. Planta 0 Madrid 28029 Spain
| | - Araceli Lérida‐Viso
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta Valencia 46026 Spain
| | - Beatriz Lozano‐Torres
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER‐BBN) Av. Monforte de Lemos, 3‐5. Pabellón 11. Planta 0 Madrid 28029 Spain
| | - Irene Galiana
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
| | | | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER‐BBN) Av. Monforte de Lemos, 3‐5. Pabellón 11. Planta 0 Madrid 28029 Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta Valencia 46026 Spain
| | - Mar Orzáez
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
- Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
| | - Ramón Martínez‐Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
- Unidad Mixta UPV‐CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe C/ Eduardo Primo Yúfera 3 Valencia 46012 Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER‐BBN) Av. Monforte de Lemos, 3‐5. Pabellón 11. Planta 0 Madrid 28029 Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta Valencia 46026 Spain
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Živojević K, Mladenović M, Djisalov M, Mundzic M, Ruiz-Hernandez E, Gadjanski I, Knežević NŽ. Advanced mesoporous silica nanocarriers in cancer theranostics and gene editing applications. J Control Release 2021; 337:193-211. [PMID: 34293320 DOI: 10.1016/j.jconrel.2021.07.029] [Citation(s) in RCA: 35] [Impact Index Per Article: 8.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/17/2021] [Revised: 07/14/2021] [Accepted: 07/15/2021] [Indexed: 12/17/2022]
Abstract
Targeted nanomaterials for cancer theranostics have been the subject of an expanding volume of research studies in recent years. Mesoporous silica nanoparticles (MSNs) are particularly attractive for such applications due to possibilities to synthesize nanoparticles (NPs) of different morphologies, pore diameters and pore arrangements, large surface areas and various options for surface functionalization. Functionalization of MSNs with different organic and inorganic molecules, polymers, surface-attachment of other NPs, loading and entrapping cargo molecules with on-desire release capabilities, lead to seemingly endless prospects for designing advanced nanoconstructs exerting multiple functions, such as simultaneous cancer-targeting, imaging and therapy. Describing composition and multifunctional capabilities of these advanced nanoassemblies for targeted therapy (passive, ligand-functionalized MSNs, stimuli-responsive therapy), including one or more modalities for imaging of tumors, is the subject of this review article, along with an overview of developments within a novel and attractive research trend, comprising the use of MSNs for CRISPR/Cas9 systems delivery and gene editing in cancer. Such advanced nanconstructs exhibit high potential for applications in image-guided therapies and the development of personalized cancer treatment.
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Affiliation(s)
- Kristina Živojević
- BioSense Institute, University of Novi Sad, Dr Zorana Djindjica 1, 21000 Novi Sad, Serbia
| | - Minja Mladenović
- BioSense Institute, University of Novi Sad, Dr Zorana Djindjica 1, 21000 Novi Sad, Serbia
| | - Mila Djisalov
- BioSense Institute, University of Novi Sad, Dr Zorana Djindjica 1, 21000 Novi Sad, Serbia
| | - Mirjana Mundzic
- BioSense Institute, University of Novi Sad, Dr Zorana Djindjica 1, 21000 Novi Sad, Serbia
| | | | - Ivana Gadjanski
- BioSense Institute, University of Novi Sad, Dr Zorana Djindjica 1, 21000 Novi Sad, Serbia
| | - Nikola Ž Knežević
- BioSense Institute, University of Novi Sad, Dr Zorana Djindjica 1, 21000 Novi Sad, Serbia.
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Optimized mesoporous silica nanoparticle-based drug delivery system with removable manganese oxide gatekeeper for controlled delivery of doxorubicin. J Colloid Interface Sci 2021; 592:227-236. [PMID: 33662827 DOI: 10.1016/j.jcis.2021.02.054] [Citation(s) in RCA: 34] [Impact Index Per Article: 8.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/15/2020] [Revised: 01/30/2021] [Accepted: 02/12/2021] [Indexed: 12/31/2022]
Abstract
Rapid progress has been made for mesoporous silica nanoparticle (MSN) in recent years; however, efforts to fabricate MSN with adjustable size have been met with limited advancement in drug delivery, especially for the synthesis of MSN with adjustable size in the range of 150-300 nm. Herein we report the construction of a series of MSNs with adjustable specific surface area, size, and pore structure, depending on the different silicon monomers selected. The optimized MSN showed large specific surface area and appropriate size distribution for efficiently anchoring doxorubicin (DOX) through the imine linkage formed. Based on the remarkable features of the unique MSN, a novel MSN-based drug delivery system was prepared through the introduction of polydopamine/manganese oxide (PDA/MnO2) coating, which reduced the premature leakage of drugs in physiological environments, and yet facilitated drug release when destroyed by responding to endogenous glutathione (GSH) at the tumor sites. Notably, the transformation of MnO2 to Mn2+ resulted in the collapse of the PDA/MnO2 coating, which facilitated drug release and therefore indicated the controlled release feature. It was demonstrated that the drug-loaded MSN-based drug delivery system delivered drugs into cancer cells and showed effective inhibition against cancer cell growth. These results suggested that the emergence of MSN with adjustable size can expand the application of MSN in drug delivery.
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Pla L, Sancenón F, Martínez-Bisbal MC, Bañuls C, Estañ N, Botello-Marabotto M, Aznar E, Sáez G, Santiago-Felipe S, Martínez-Máñez R. A new 8-oxo-7,8-2'deoxyguanosine nanoporous anodic alumina aptasensor for colorectal cancer diagnosis in blood and urine. NANOSCALE 2021; 13:8648-8657. [PMID: 33942038 DOI: 10.1039/d0nr07948k] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 06/12/2023]
Abstract
Many important human diseases, and especially cancer, have been related to the overproduction of 8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine (8-oxo-dG). This molecule is a product of oxidative stress processes over nucleophilic bases in DNA. In this work, an aptasensor for the rapid, selective and accurate detection of this oncomarker is presented. The aptasensor consists of a nanoporous anodic alumina material loaded with a dye and is functionalized with an aptamer-based "molecular gate". In the presence of target 8-oxo-dG, the capping aptamer displaces from the surface due to the high affinity of the analyte with the capping aptamer, thus inducing delivery of the preloaded fluorescent dye. In contrast, in the absence of 8-oxo-dG, a poor payload delivery is accomplished. This aptamer-based nanodevice has great sensitivity for 8-oxo-dG, resulting in a LOD of 1 nM and a detection time of ca. 60 min. Moreover, the aptasensor is able to accurately detect 8-oxo-dG in unmodified urine and serum without pre-concentration treatments. This diagnostic tool is validated in a set of 38 urine and serum samples from patients diagnosed of colorectal cancer and control patients. These samples are also analyzed using a standardized and specific ELISA kit. The aptasensor displays excellent sensitivity (95.83/100%) and specificity (80/100%) for 8-oxo-dG detection in serum and urine samples, respectively. Our results may serve as a basis for the development of generalized fluorogenic diagnostic platforms for the easy diagnosis of cancer in biofluids as well as for monitoring therapeutic treatments and detection of relapses without the use of expensive equipment or trained personnel.
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Affiliation(s)
- Luis Pla
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València - Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València - Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València - Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València - Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina. Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain and Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
| | - M Carmen Martínez-Bisbal
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València - Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València - Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina. Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain and Departamento de Química Física. Universitat de València, Burjasot, Valencia, Spain
| | - Celia Bañuls
- Servicio de Endocrinología y Nutrición. Hospital Universitario Dr Peset-FISABIO, Valencia, Spain
| | - Nuria Estañ
- Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Medicina y Odontología-INCLIVA, Universitat de València, Valencia, Spain and Servicio de Análisis Clínicos, Hospital Universitario Dr Peset-FISABIO, Valencia, Spain
| | - Marina Botello-Marabotto
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València - Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València - Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain
| | - Elena Aznar
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València - Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València - Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina. Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain and Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
| | - Guillermo Sáez
- Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Medicina y Odontología-INCLIVA, Universitat de València, Valencia, Spain and Servicio de Análisis Clínicos, Hospital Universitario Dr Peset-FISABIO, Valencia, Spain
| | - Sara Santiago-Felipe
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València - Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València - Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València - Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain. and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València - Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina. Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain and Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
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Bernardos A, Božik M, Montero A, Pérez-Esteve É, García-Casado E, Lhotka M, Fraňková A, Marcos MD, Barat JM, Martínez-Máñez R, Klouček P. Secreted Enzyme-Responsive System for Controlled Antifungal Agent Release. NANOMATERIALS 2021; 11:nano11051280. [PMID: 34068155 PMCID: PMC8153022 DOI: 10.3390/nano11051280] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/09/2021] [Revised: 05/06/2021] [Accepted: 05/07/2021] [Indexed: 12/15/2022]
Abstract
Essential oil components (EOCs) such as eugenol play a significant role in plant antimicrobial defense. Due to the volatility and general reactivity of these molecules, plants have evolved smart systems for their storage and release, which are key prerequisites for their efficient use. In this study, biomimetic systems for the controlled release of eugenol, inspired by natural plant defense mechanisms, were prepared and their antifungal activity is described. Delivery and antifungal studies of mesoporous silica nanoparticles (MSN) loaded with eugenol and capped with different saccharide gates—starch, maltodextrin, maltose and glucose—against fungus Aspergillus niger—were performed. The maltodextrin- and maltose-capped systems show very low eugenol release in the absence of the fungus Aspergillus niger but high cargo delivery in its presence. The anchored saccharides are degraded by exogenous enzymes, resulting in eugenol release and efficient inhibition of fungal growth.
Collapse
Affiliation(s)
- Andrea Bernardos
- Department of Food Science, Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources, Czech University of Life Sciences Prague, Kamýcká 129, 16500 Praha-Suchdol, Czech Republic; (M.B.); (A.M.); (A.F.)
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (M.D.M.); (R.M.-M.)
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos 3–5, Pabellón 11, Planta 0, 28029 Madrid, Spain
- Correspondence: (A.B.); (P.K.)
| | - Matěj Božik
- Department of Food Science, Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources, Czech University of Life Sciences Prague, Kamýcká 129, 16500 Praha-Suchdol, Czech Republic; (M.B.); (A.M.); (A.F.)
| | - Ana Montero
- Department of Food Science, Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources, Czech University of Life Sciences Prague, Kamýcká 129, 16500 Praha-Suchdol, Czech Republic; (M.B.); (A.M.); (A.F.)
| | - Édgar Pérez-Esteve
- Department of Food Technology, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (É.P.-E.); (J.M.B.)
| | - Esther García-Casado
- Department of Inorganic Technology, Faculty of Chemical Technology, University of Chemistry and Technology Prague, Technická 5, Praha 6, 16628 Prague, Czech Republic; (E.G.-C.); (M.L.)
| | - Miloslav Lhotka
- Department of Inorganic Technology, Faculty of Chemical Technology, University of Chemistry and Technology Prague, Technická 5, Praha 6, 16628 Prague, Czech Republic; (E.G.-C.); (M.L.)
| | - Adéla Fraňková
- Department of Food Science, Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources, Czech University of Life Sciences Prague, Kamýcká 129, 16500 Praha-Suchdol, Czech Republic; (M.B.); (A.M.); (A.F.)
| | - María Dolores Marcos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (M.D.M.); (R.M.-M.)
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos 3–5, Pabellón 11, Planta 0, 28029 Madrid, Spain
| | - José Manuel Barat
- Department of Food Technology, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (É.P.-E.); (J.M.B.)
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (M.D.M.); (R.M.-M.)
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Av. Monforte de Lemos 3–5, Pabellón 11, Planta 0, 28029 Madrid, Spain
| | - Pavel Klouček
- Department of Food Science, Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources, Czech University of Life Sciences Prague, Kamýcká 129, 16500 Praha-Suchdol, Czech Republic; (M.B.); (A.M.); (A.F.)
- Correspondence: (A.B.); (P.K.)
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Towards the Enhancement of Essential Oil Components' Antimicrobial Activity Using New Zein Protein-Gated Mesoporous Silica Microdevices. Int J Mol Sci 2021; 22:ijms22073795. [PMID: 33917595 PMCID: PMC8038806 DOI: 10.3390/ijms22073795] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/24/2020] [Revised: 10/26/2020] [Accepted: 03/23/2021] [Indexed: 12/13/2022] Open
Abstract
The development of new food preservatives is essential to prevent foodborne outbreaks or food spoilage due to microbial growth, enzymatic activity or oxidation. Furthermore, new compounds that substitute the commonly used synthetic food preservatives are needed to stifle the rising problem of microbial resistance. In this scenario, we report herein, as far as we know, for the first time the use of the zein protein as a gating moiety and its application for the controlled release of essential oil components (EOCs). The design of microdevices consist of mesoporous silica particles loaded with essential oils components (thymol, carvacrol and cinnamaldehyde) and functionalized with the zein (prolamin) protein found in corn as a molecular gate. The zein protein grafted on the synthesized microdevices is degraded by the proteolytic action of bacterial enzymatic secretions with the consequent release of the loaded essential oil components efficiently inhibiting bacterial growth. The results allow us to conclude that the new microdevice presented here loaded with the essential oil component cinnamaldehyde improved the antimicrobial properties of the free compound by decreasing volatility and increasing local concentration.
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Garrido-Cano I, Pla L, Santiago-Felipe S, Simón S, Ortega B, Bermejo B, Lluch A, Cejalvo JM, Eroles P, Martínez-Máñez R. Nanoporous Anodic Alumina-Based Sensor for miR-99a-5p Detection as an Effective Early Breast Cancer Diagnostic Tool. ACS Sens 2021; 6:1022-1029. [PMID: 33599490 DOI: 10.1021/acssensors.0c02222] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/22/2023]
Abstract
Circulating microRNAs have emerged as potential diagnostic biomarkers. The deregulation of the microRNA miR-99a-5p has been previously described as an effective biomarker of early breast cancer. Herein, we present a new nanoporous anodic alumina (NAA)-based biosensor that can detect plasma miR-99a-5p with high sensitivity and selectivity. NAA pores are loaded with rhodamine B and capped with a specific oligonucleotide that is able to block cargo release until the target is present. In the presence of miR-99a-5p, the capping oligonucleotide recognizes the miR-99a-5p sequence and displaces it allowing the release of the encapsulated dye. This method is able to successfully distinguish healthy controls from breast cancer patients, even at early stages with high efficiency, showing the presented system as a promising tool for breast cancer detection.
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Affiliation(s)
- Iris Garrido-Cano
- Biomedical Research Institute INCLIVA, 46010 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
| | - Luis Pla
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto deInvestigación Sanitaria La Fe, 46026 Valencia, Spain
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, 46010 Valencia, Spain
| | - Sara Santiago-Felipe
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto deInvestigación Sanitaria La Fe, 46026 Valencia, Spain
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, 46010 Valencia, Spain
| | - Soraya Simón
- Biomedical Research Institute INCLIVA, 46010 Valencia, Spain
- Clinical Oncology Department, Hospital Clínico Universitario de Valencia, 46010 Valencia, Spain
| | - Belen Ortega
- Biomedical Research Institute INCLIVA, 46010 Valencia, Spain
- Clinical Oncology Department, Hospital Clínico Universitario de Valencia, 46010 Valencia, Spain
| | - Begoña Bermejo
- Biomedical Research Institute INCLIVA, 46010 Valencia, Spain
- Clinical Oncology Department, Hospital Clínico Universitario de Valencia, 46010 Valencia, Spain
| | - Ana Lluch
- Biomedical Research Institute INCLIVA, 46010 Valencia, Spain
- Clinical Oncology Department, Hospital Clínico Universitario de Valencia, 46010 Valencia, Spain
- Centro de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC), 46010 Valencia, Spain
- Universitat de València, 46010 Valencia, Spain
| | - Juan Miguel Cejalvo
- Biomedical Research Institute INCLIVA, 46010 Valencia, Spain
- Clinical Oncology Department, Hospital Clínico Universitario de Valencia, 46010 Valencia, Spain
- Centro de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC), 46010 Valencia, Spain
| | - Pilar Eroles
- Biomedical Research Institute INCLIVA, 46010 Valencia, Spain
- Centro de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC), 46010 Valencia, Spain
- COST Action CA15204, 1210 Brussels, Belgium
| | - Ramón Martínez-Máñez
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto deInvestigación Sanitaria La Fe, 46026 Valencia, Spain
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, 46010 Valencia, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe, 46012 Valencia, Spain
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Ultimo A, de la Torre C, Giménez C, Aznar E, Coll C, Marcos MD, Murguía JR, Martínez-Máñez R, Sancenón F. Nanoparticle-cell-nanoparticle communication by stigmergy to enhance poly(I:C) induced apoptosis in cancer cells. Chem Commun (Camb) 2021; 56:7273-7276. [PMID: 32478368 DOI: 10.1039/d0cc02795b] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/27/2022]
Abstract
Nanoparticle-cell-nanoparticle communication by stigmergy was demonstrated using two capped nanodevices. The first community of nanoparticles (i.e.S(RA)IFN) is loaded with 9-cis-retinoic acid and capped with interferon-γ, whereas the second community of nanoparticles (i.e.S(sulf)PIC) is loaded with sulforhodamine B and capped with poly(I:C). The uptake of S(RA)IFN by SK-BR-3 breast cancer cells enhanced the expression of TLR3 receptor facilitating the subsequent uptake of S(sulf)PIC and cell killing.
Collapse
Affiliation(s)
- Amelia Ultimo
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain.
| | - Cristina de la Torre
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain.
| | - Cristina Giménez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain.
| | - Elena Aznar
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain. and CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Carmen Coll
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain. and CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
| | - M Dolores Marcos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain. and CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain and Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n 46022, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | - José R Murguía
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain. and CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain. and CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain and Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n 46022, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Spain. and CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain and Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain and Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n 46022, Valencia, Spain and Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
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Domínguez M, Blandez JF, Lozano‐Torres B, Torre C, Licchelli M, Mangano C, Amendola V, Sancenón F, Martínez‐Máñez R. A Nanoprobe Based on Gated Mesoporous Silica Nanoparticles for The Selective and Sensitive Detection of Benzene Metabolite t,t‐Muconic Acid in Urine. Chemistry 2020; 27:1306-1310. [DOI: 10.1002/chem.202004272] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/21/2020] [Revised: 10/15/2020] [Indexed: 12/24/2022]
Affiliation(s)
- Marcia Domínguez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de, Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
| | - Juan F. Blandez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de, Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta de Investigación en NanomedicinaySensores Instituto de Investigación Sanitaria La Fe Universitat Politècnica de València Avenida Fernando Abril Martorell, Torre 106 A 7planta 46026 Valencia Spain
| | - Beatriz Lozano‐Torres
- Instituto Interuniversitario de Investigación de, Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina Centro de Investigación Príncipe Felipe Universitat Politècnica de València Carrer d'Eduardo Primo Yúfera, 3 46012 Valencia Spain
- Unidad Mixta de Investigación en NanomedicinaySensores Instituto de Investigación Sanitaria La Fe Universitat Politècnica de València Avenida Fernando Abril Martorell, Torre 106 A 7planta 46026 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Madrid 28019 Spain
| | - Cristina Torre
- Instituto Interuniversitario de Investigación de, Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Madrid 28019 Spain
- Dipartimento di Chimica Università di Pavia Via Taramelli 12 27100 Pavia Italy
| | - Maurizio Licchelli
- Dipartimento di Chimica Università di Pavia Via Taramelli 12 27100 Pavia Italy
| | - Carlo Mangano
- Dipartimento di Chimica Università di Pavia Via Taramelli 12 27100 Pavia Italy
| | - Valeria Amendola
- Dipartimento di Chimica Università di Pavia Via Taramelli 12 27100 Pavia Italy
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de, Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina Centro de Investigación Príncipe Felipe Universitat Politècnica de València Carrer d'Eduardo Primo Yúfera, 3 46012 Valencia Spain
- Unidad Mixta de Investigación en NanomedicinaySensores Instituto de Investigación Sanitaria La Fe Universitat Politècnica de València Avenida Fernando Abril Martorell, Torre 106 A 7planta 46026 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Madrid 28019 Spain
| | - Ramón Martínez‐Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de, Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina Centro de Investigación Príncipe Felipe Universitat Politècnica de València Carrer d'Eduardo Primo Yúfera, 3 46012 Valencia Spain
- Unidad Mixta de Investigación en NanomedicinaySensores Instituto de Investigación Sanitaria La Fe Universitat Politècnica de València Avenida Fernando Abril Martorell, Torre 106 A 7planta 46026 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Madrid 28019 Spain
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de Luis B, Morellá-Aucejo Á, Llopis-Lorente A, Godoy-Reyes TM, Villalonga R, Aznar E, Sancenón F, Martínez-Máñez R. A chemical circular communication network at the nanoscale. Chem Sci 2020; 12:1551-1559. [PMID: 34163918 PMCID: PMC8179104 DOI: 10.1039/d0sc04743k] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 3.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/28/2020] [Accepted: 11/29/2020] [Indexed: 12/18/2022] Open
Abstract
In nature, coordinated communication between different entities enables a group to accomplish sophisticated functionalities that go beyond those carried out by individual agents. The possibility of programming and developing coordinated communication networks at the nanoscale-based on the exchange of chemical messengers-may open new approaches in biomedical and communication areas. Here, a stimulus-responsive circular model of communication between three nanodevices based on enzyme-functionalized Janus Au-mesoporous silica capped nanoparticles is presented. The output in the community of nanoparticles is only observed after a hierarchically programmed flow of chemical information between the members.
Collapse
Affiliation(s)
- Beatriz de Luis
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
| | - Ángela Morellá-Aucejo
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
| | - Antoni Llopis-Lorente
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
| | - Tania M Godoy-Reyes
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
| | - Reynaldo Villalonga
- Nanosensors & Nanomachines Group, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Complutense University of Madrid Madrid Spain
| | - Elena Aznar
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe Valencia Spain
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Pla L, Aviñó A, Eritja R, Ruiz-Gaitán A, Pemán J, Friaza V, Calderón EJ, Aznar E, Martínez-Máñez R, Santiago-Felipe S. Triplex Hybridization-Based Nanosystem for the Rapid Screening of Pneumocystis Pneumonia in Clinical Samples. J Fungi (Basel) 2020; 6:E292. [PMID: 33213011 PMCID: PMC7712664 DOI: 10.3390/jof6040292] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/01/2020] [Revised: 11/07/2020] [Accepted: 11/13/2020] [Indexed: 12/15/2022] Open
Abstract
Pneumocystis pneumonia (PcP) is a disease produced by the opportunistic infection of the fungus Pneumocystis jirovecii. As delayed or unsuitable treatments increase the risk of mortality, the development of rapid and accurate diagnostic tools for PcP are of great importance. Unfortunately, current standard methods present severe limitations and are far from adequate. In this work, a time-competitive, sensitive and selective biosensor based on DNA-gated nanomaterials for the identification of P. jirovecii is presented. The biosensor consists of a nanoporous anodic alumina (NAA) scaffold which pores are filled with a dye reporter and capped with specific DNA oligonucleotides. In the presence of P. jirovecii genomic DNA, the gated biosensor is open, and the cargo is delivered to the solution where it is monitored through fluorescence spectroscopy. The use of capping oligonucleotides able to form duplex or triplex with P. jirovecii DNA is studied. The final diagnostic tool shows a limit of detection (LOD) of 1 nM of target complementary DNA and does not require previous amplification steps. The method was applied to identify DNA from P. jirovecii in unmodified bronchoalveolar lavage, nasopharyngeal aspirates, and sputum samples in 60 min. This is a promising alternative method for the routinely diagnosis of Pneumocystis pneumonia.
Collapse
Affiliation(s)
- Luis Pla
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (S.S.-F.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; (A.A.); (R.E.)
| | - Anna Aviñó
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; (A.A.); (R.E.)
- Institute for Advanced Chemistry of Catalonia (IQAC), CSIC, Jordi Girona 18-26, 08034 Barcelona, Spain
| | - Ramón Eritja
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; (A.A.); (R.E.)
- Institute for Advanced Chemistry of Catalonia (IQAC), CSIC, Jordi Girona 18-26, 08034 Barcelona, Spain
| | - Alba Ruiz-Gaitán
- Grupo Acreditado de Infección Grave, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe and Servicio de Microbiología, Hospital Universitari i Politècnic La Fe, Avenida Fernando Abril Martorell, 46026 Valencia, Spain; (A.R.-G.); (J.P.)
| | - Javier Pemán
- Grupo Acreditado de Infección Grave, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe and Servicio de Microbiología, Hospital Universitari i Politècnic La Fe, Avenida Fernando Abril Martorell, 46026 Valencia, Spain; (A.R.-G.); (J.P.)
| | - Vicente Friaza
- Instituto de Biomedicina de Sevilla, Hospital Universitario Virgen del Rocío/Consejo Superior de Investigaciones Científicas/Universidad de Sevilla, 41013 Sevilla, Spain; (V.F.); (E.J.C.)
| | - Enrique J. Calderón
- Instituto de Biomedicina de Sevilla, Hospital Universitario Virgen del Rocío/Consejo Superior de Investigaciones Científicas/Universidad de Sevilla, 41013 Sevilla, Spain; (V.F.); (E.J.C.)
- Centro de Investigación Biomédica en Red de Epidemiología y Salud Pública (CIBERESP), Spain
| | - Elena Aznar
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (S.S.-F.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; (A.A.); (R.E.)
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012 Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (S.S.-F.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; (A.A.); (R.E.)
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012 Valencia, Spain
| | - Sara Santiago-Felipe
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (S.S.-F.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; (A.A.); (R.E.)
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Vivo-Llorca G, Candela-Noguera V, Alfonso M, García-Fernández A, Orzáez M, Sancenón F, Martínez-Máñez R. MUC1 Aptamer-Capped Mesoporous Silica Nanoparticles for Navitoclax Resistance Overcoming in Triple-Negative Breast Cancer. Chemistry 2020; 26:16318-16327. [PMID: 32735063 DOI: 10.1002/chem.202001579] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/01/2020] [Revised: 07/27/2020] [Indexed: 12/24/2022]
Abstract
Triple-negative breast cancer (TNBC) is the most aggressive breast cancer subtype. In the last years, navitoclax has emerged as a possible treatment for TNBC. Nevertheless, rapid navitoclax resistance onset has been observed thorough Mcl-1 overexpression. As a strategy to overcome Mcl-1-mediated resistance, herein we present a controlled drug co-delivery system based on mesoporous silica nanoparticles (MSNs) targeted to TNBC cells. The nanocarrier is loaded with navitoclax and the Mcl-1 inhibitor S63845 and capped with a MUC1-targeting aptamer (apMUC1-MSNs(Nav/S63845)). The apMUC1-capped nanoparticles effectively target TNBC cell lines and successfully induce apoptosis, overcoming navitoclax resistance. Moreover, navitoclax encapsulation protects platelets against apoptosis. These results point apMUC1-gated MSNs as suitable BH3 mimetics nanocarriers in the targeted treatment of MUC1-expressing TNBC.
Collapse
Affiliation(s)
- Gema Vivo-Llorca
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular, y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, València, Spain.,Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València y, Centro de, Investigación Príncipe Felipe, València, Spain
| | - Vicente Candela-Noguera
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular, y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, València, Spain.,Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
| | - María Alfonso
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular, y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, València, Spain.,Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
| | - Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular, y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, València, Spain.,Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València y, Centro de, Investigación Príncipe Felipe, València, Spain
| | - Mar Orzáez
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València y, Centro de, Investigación Príncipe Felipe, València, Spain.,Centro de Investigación Príncipe Felipe, Eduardo Primo Yúfera, 3, Valencia, 46012, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular, y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, València, Spain.,Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València y, Centro de, Investigación Príncipe Felipe, València, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular, y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, València, Spain.,Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de, Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València y, Centro de, Investigación Príncipe Felipe, València, Spain
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Garrido E, Alfonso M, Díaz de Greñu B, Marcos MD, Costero AM, Gil S, Sancenón F, Martínez-Máñez R. A Sensitive Nanosensor for the In Situ Detection of the Cannibal Drug. ACS Sens 2020; 5:2966-2972. [PMID: 32844649 DOI: 10.1021/acssensors.0c01553] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/22/2022]
Abstract
A bio-inspired nanodevice for the selective and sensitive fluorogenic detection of 3,4-methylenedioxypyrovalerone (MDPV), usually known as Cannibal drug, is reported. The sensing nanodevice is based on mesoporous silica nanoparticles (MSNs), loaded with a fluorescent reporter (rhodamine B), and functionalized on their external surface with a dopamine derivative (3), which specifically interacts with the recombinant human dopamine transporter (DAT), capping the pores. In the presence of MDPV, DAT detaches from the MSNs consequently, causing rhodamine B release and allowing drug detection. The nanosensor shows a detection limit of 5.2 μM, and it is able to detect the MDPV drug both in saliva and blood plasma samples.
Collapse
Affiliation(s)
- Eva Garrido
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia 46026, Spain
| | - María Alfonso
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia 46026, Spain
| | - Borja Díaz de Greñu
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia 46026, Spain
| | - María Dolores Marcos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia 46026, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
| | - Ana M. Costero
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Departamento de Química Orgánica, Facultad de Química, Universitat de València, Doctor Moliner 50, 46100 Valencia, Spain
| | - Salvador Gil
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Departamento de Química Orgánica, Facultad de Química, Universitat de València, Doctor Moliner 50, 46100 Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia 46026, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Valencia 46022, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid 28029, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia 46012, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia 46026, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
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Surfactant-Triggered Molecular Gate Tested on Different Mesoporous Silica Supports for Gastrointestinal Controlled Delivery. NANOMATERIALS 2020; 10:nano10071290. [PMID: 32630076 PMCID: PMC7407901 DOI: 10.3390/nano10071290] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/14/2020] [Revised: 06/26/2020] [Accepted: 06/27/2020] [Indexed: 12/25/2022]
Abstract
In recent decades, the versatility of mesoporous silica particles and their relevance to develop controlled release systems have been demonstrated. Within them, gated materials able to modulate payload delivery represent great advantages. However, the role played by the porous matrix in this kind of systems is scarce. In this work, different mesoporous silica materials (MCM-41, MCM-48, SBA-15 and UVM-7) are functionalized with oleic acid as a molecular gate. All systems are fully characterized and their ability to confine the entrapped cargo and release it in the presence of bile salts is validated with release assays and in vitro digestion experiments. The cargo release profile of each synthesized support is studied, paying attention to the inorganic scaffold. Obtained release profiles fit to Korsmeyer–Peppas model, which explains the differences among the studied supports. Based on the results, UVM-7 material was the most appropriate system for duodenal delivery and was tested in an in vivo model of the Wistar rat. Payload confinement and its complete release after gastric emptying is achieved, establishing the possible use of mesoporous silica particles as protection and direct release agents into the duodenum and, hence, demonstrating that these systems could serve as an alternative to the administration methods employed until now.
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Vaghasiya K, Ray E, Sharma A, Katare OP, Verma RK. Matrix Metalloproteinase-Responsive Mesoporous Silica Nanoparticles Cloaked with Cleavable Protein for “Self-Actuating” On-Demand Controlled Drug Delivery for Cancer Therapy. ACS APPLIED BIO MATERIALS 2020; 3:4987-4999. [DOI: 10.1021/acsabm.0c00497] [Citation(s) in RCA: 22] [Impact Index Per Article: 4.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/24/2023]
Affiliation(s)
- Kalpesh Vaghasiya
- Institute of Nano Science and Technology (INST), Phase X, Sector 64, Mohali 160062, India
- University Institute of Pharmaceutical Sciences, Panjab University, Chandigarh 160014, India
| | - Eupa Ray
- Institute of Nano Science and Technology (INST), Phase X, Sector 64, Mohali 160062, India
- University Institute of Pharmaceutical Sciences, Panjab University, Chandigarh 160014, India
| | - Ankur Sharma
- Institute of Nano Science and Technology (INST), Phase X, Sector 64, Mohali 160062, India
| | - Om Prakash Katare
- University Institute of Pharmaceutical Sciences, Panjab University, Chandigarh 160014, India
| | - Rahul Kumar Verma
- Institute of Nano Science and Technology (INST), Phase X, Sector 64, Mohali 160062, India
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Chen Y, Lu W, Guo Y, Zhu Y, Song Y. Chitosan-Gated Fluorescent Mesoporous Silica Nanocarriers for the Real-Time Monitoring of Drug Release. LANGMUIR : THE ACS JOURNAL OF SURFACES AND COLLOIDS 2020; 36:6749-6756. [PMID: 32419468 DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00832] [Citation(s) in RCA: 9] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 06/11/2023]
Abstract
We have constructed a novel gated nanocarrier for the real-time monitoring of drug release, consisting of three parts: (i) mesoporous silica nanoparticles (MSNs) as the drug carrier, (ii) chitosan as the nanovalve to block and unlock the pores, and (iii) 1,8-naphthalimide fluorophore as a connecting arm and fluorescent signal source. In the absence of glutathione (GSH), the integrity of the system results in the formation of pores in a closed state and the sulfone would block the intramolecular charge transfer (ICT) process, leading to no fluorescence emission. However, the nucleophilic attack of GSH can cause the removal of the chitosan and recovery of ICT property, thus triggering drug release and green fluorescence emission. The results demonstrate that the change of GSH concentration in vivo or vitro would lead to a change in drug release as well as a concurrent change in fluorescence signal, which can expand the application of our gated nanocarrier for monitoring different drug release in real time.
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Affiliation(s)
- Yu Chen
- Key Laboratory of Photochemical Conversion and Optoelectronic Material, Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
- University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
- Hangzhou Research Institute of Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310018, China
| | - Weipeng Lu
- Key Laboratory of Photochemical Conversion and Optoelectronic Material, Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
- Hangzhou Research Institute of Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310018, China
| | - Yanchuan Guo
- Key Laboratory of Photochemical Conversion and Optoelectronic Material, Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
- University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
- Hangzhou Research Institute of Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310018, China
| | - Yi Zhu
- Hangzhou Research Institute of Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310018, China
| | - Yeping Song
- Hangzhou Research Institute of Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310018, China
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Lozano-Torres B, Blandez JF, Galiana I, García-Fernández A, Alfonso M, Marcos MD, Orzáez M, Sancenón F, Martínez-Máñez R. Real-Time In Vivo Detection of Cellular Senescence through the Controlled Release of the NIR Fluorescent Dye Nile Blue. Angew Chem Int Ed Engl 2020; 59:15152-15156. [PMID: 32416002 DOI: 10.1002/anie.202004142] [Citation(s) in RCA: 33] [Impact Index Per Article: 6.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/20/2020] [Indexed: 01/10/2023]
Abstract
In vivo detection of cellular senescence is accomplished by using mesoporous silica nanoparticles loaded with the NIR-FDA approved Nile blue (NB) dye and capped with a galactohexasaccharide (S3). NB emission at 672 nm is highly quenched inside S3, yet a remarkable emission enhancement is observed upon cap hydrolysis in the presence of β-galactosidase and dye release. The efficacy of the probe to detect cellular senescence is tested in vitro in melanoma SK-Mel-103 and breast cancer 4T1 cells and in vivo in palbociclib-treated BALB/cByJ mice bearing breast cancer tumor.
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Affiliation(s)
- Beatriz Lozano-Torres
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain.,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Juan F Blandez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Irene Galiana
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | | | - María Alfonso
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
| | - María D Marcos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain.,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Mar Orzáez
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain.,Centro de Investigación Príncipe Felipe, Eduardo Primo Yúfera, 3, 46012, Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain.,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain.,Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain.,CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain.,Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
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Lozano‐Torres B, Blandez JF, Galiana I, García‐Fernández A, Alfonso M, Marcos MD, Orzáez M, Sancenón F, Martínez‐Máñez R. Real‐Time In Vivo Detection of Cellular Senescence through the Controlled Release of the NIR Fluorescent Dye Nile Blue. Angew Chem Int Ed Engl 2020. [DOI: 10.1002/ange.202004142] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/10/2023]
Affiliation(s)
- Beatriz Lozano‐Torres
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe Valencia Spain
| | - Juan F. Blandez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe Valencia Spain
| | - Irene Galiana
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
| | | | - María Alfonso
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
| | - María D. Marcos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe Valencia Spain
| | - Mar Orzáez
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
- Centro de Investigación Príncipe Felipe Eduardo Primo Yúfera, 3 46012 Valencia Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe Valencia Spain
| | - Ramón Martínez‐Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera s/n 46022 Valencia Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de EnfermedadesyNanomedicina Universitat Politècnica de València Centro de Investigación Príncipe Felipe Valencia Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores Universitat Politècnica de València IIS La Fe Valencia Spain
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Galiana I, Lozano-Torres B, Sancho M, Alfonso M, Bernardos A, Bisbal V, Serrano M, Martínez-Máñez R, Orzáez M. Preclinical antitumor efficacy of senescence-inducing chemotherapy combined with a nanoSenolytic. J Control Release 2020; 323:624-634. [PMID: 32376460 DOI: 10.1016/j.jconrel.2020.04.045] [Citation(s) in RCA: 63] [Impact Index Per Article: 12.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/02/2019] [Revised: 04/07/2020] [Accepted: 04/27/2020] [Indexed: 01/10/2023]
Abstract
The induction of senescence produces a stable cell cycle arrest in cancer cells, thereby inhibiting tumor growth; however, the incomplete immune cell-mediated clearance of senescent cells may favor tumor relapse, limiting the long-term anti-tumorigenic effect of such drugs. A combination of senescence induction and the elimination of senescent cells may, therefore, represent an efficient means to inhibit tumor relapse. In this study, we explored the antitumor efficacy of a combinatory senogenic and targeted senolytic therapy in an immunocompetent orthotopic mouse model of the aggressive triple negative breast cancer subtype. Following palbociclib-induced senogenesis and senolysis by treatment with nano-encapsulated senolytic agent navitoclax, we observed inhibited tumor growth, reduced metastases, and a reduction in the systemic toxicity of navitoclax. We believe that this combination treatment approach may have relevance to other senescence-inducing chemotherapeutic drugs and additional tumor types. SIGNIFICANCE: While the application of senescence inducers represents a successful treatment strategy in breast cancer patients, some patients still relapse, perhaps due to the subsequent accumulation of senescent cells in the body that can promote tumor recurrence. We now demonstrate that a combination treatment of a senescence inducer and a senolytic nanoparticle selectively eliminates senescent cells, delays tumor growth, and reduces metastases in a mouse model of aggressive breast cancer. Collectively, our results support targeted senolysis as a new therapeutic opportunity to improve outcomes in breast cancer patients.
Collapse
Affiliation(s)
- Irene Galiana
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain
| | - Beatriz Lozano-Torres
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
| | - Mónica Sancho
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain; Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain
| | - María Alfonso
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
| | - Andrea Bernardos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain
| | - Viviana Bisbal
- Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain
| | - Manuel Serrano
- Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona), Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA), Barcelona, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe. Av. Fernando Abril Martorell, 106 Torre A 7ª planta, 46026, Valencia, Spain.
| | - Mar Orzáez
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain; Centro de Investigación Príncipe Felipe, C/ Eduardo Primo Yúfera 3, 46012, Valencia, Spain.
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García-Fernández A, Lozano-Torres B, Blandez JF, Monreal-Trigo J, Soto J, Collazos-Castro JE, Alcañiz M, Marcos MD, Sancenón F, Martínez-Máñez R. Electro-responsive films containing voltage responsive gated mesoporous silica nanoparticles grafted onto PEDOT-based conducting polymer. J Control Release 2020; 323:421-430. [PMID: 32371265 DOI: 10.1016/j.jconrel.2020.04.048] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/28/2020] [Revised: 04/10/2020] [Accepted: 04/29/2020] [Indexed: 11/28/2022]
Abstract
The characteristics and electromechanical properties of conductive polymers together to their biocompatibility have boosted their application as a suitable tool in regenerative medicine and tissue engineering. However, conducting polymers as drug release materials are far from being ideal. A possibility to overcome this drawback is to combine conducting polymers with on-command delivery particles with inherent high-loading capacity. In this scenario, we report here the preparation of conduction polymers containing gated mesoporous silica nanoparticles (MSN) loaded with a cargo that is delivered on command by electro-chemical stimuli increasing the potential use of conducting polymers as controlled delivery systems. MSNs are loaded with Rhodamine B (Rh B), anchored to the conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) doped with poly[(4-styrenesulfonic acid)-co-(maleic acid)], functionalized with a bipyridinium derivative and pores are capped with heparin (P3) by electrostatic interactions. P3 releases the entrapped cargo after the application of -640 mV voltage versus the saturated calomel electrode (SCE). Pore opening in the nanoparticles and dye delivery is ascribed to both (i) the reduction of the grafted bipyridinium derivative and (ii) the polarization of the conducting polymer electrode to negative potentials that induce detachment of positively charged heparin from the surface of the nanoparticles. Biocompatibility and cargo release studies were carried out in HeLa cells cultures.
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Affiliation(s)
- Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, València, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Beatriz Lozano-Torres
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, València, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Juan F Blandez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Javier Monreal-Trigo
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
| | - Juan Soto
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
| | - Jorge E Collazos-Castro
- Neural Repair and Biomaterials Laboratory, Hospital Nacional de Parapléjicos (SESCAM), Finca la Peraleda s/n, 45071 Toledo, Spain
| | - Miguel Alcañiz
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
| | - María D Marcos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, València, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, València, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain.
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de Valencia, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain; Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, València, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain; Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain.
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García-Fernández A, Aznar E, Martínez-Máñez R, Sancenón F. New Advances in In Vivo Applications of Gated Mesoporous Silica as Drug Delivery Nanocarriers. SMALL (WEINHEIM AN DER BERGSTRASSE, GERMANY) 2020; 16:e1902242. [PMID: 31846230 DOI: 10.1002/smll.201902242] [Citation(s) in RCA: 84] [Impact Index Per Article: 16.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/03/2019] [Revised: 09/30/2019] [Indexed: 06/10/2023]
Abstract
One appealing concept in the field of hybrid materials is related to the design of gated materials. These materials are prepared in such a way that the release of chemical or biochemical species from voids of porous supports to a solution is triggered upon the application of external stimuli. Such gated materials are mainly composed of two subunits: i) a porous inorganic scaffold in which a cargo is stored, and ii) certain molecular or supramolecular entities, grafted onto the external surface, that can control mass transport from the interior of the pores. On the basis of this concept, a large number of examples are developed in the past ten years. A comprehensive overview of gated materials used in drug delivery applications in in vivo models from 2016 to date is thus given here.
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Affiliation(s)
- Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, CIBER-BBN, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | - Elena Aznar
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, CIBER-BBN, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria, Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, CIBER-BBN, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria, Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, CIBER-BBN, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria, Valencia, Spain
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Pla L, Lozano-Torres B, Martínez-Máñez R, Sancenón F, Ros-Lis JV. Overview of the Evolution of Silica-Based Chromo-Fluorogenic Nanosensors. SENSORS (BASEL, SWITZERLAND) 2019; 19:E5138. [PMID: 31771224 PMCID: PMC6929179 DOI: 10.3390/s19235138] [Citation(s) in RCA: 10] [Impact Index Per Article: 1.7] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/23/2019] [Revised: 11/18/2019] [Accepted: 11/20/2019] [Indexed: 01/04/2023]
Abstract
This review includes examples of silica-based, chromo-fluorogenic nanosensors with the aim of illustrating the evolution of the discipline in recent decades through relevant research developed in our group. Examples have been grouped according to the sensing strategies. A clear evolution from simply functionalized materials to new protocols involving molecular gates and the use of highly selective biomolecules such as antibodies and oligonucleotides is reported. Some final examples related to the evolution of chromogenic arrays and the possible use of nanoparticles to communicate with other nanoparticles or cells are also included. A total of 64 articles have been summarized, highlighting different sensing mechanisms.
Collapse
Affiliation(s)
- Luis Pla
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (B.L.-T.); (F.S.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
| | - Beatriz Lozano-Torres
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (B.L.-T.); (F.S.)
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (B.L.-T.); (F.S.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, València, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (L.P.); (B.L.-T.); (F.S.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, Valencia, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, València, Spain
| | - Jose V. Ros-Lis
- Departamento de Química Inorgánica, Universitat de València, Doctor Moliner 56, 46100 Valencia, Spain
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Dzhardimalieva GI, Rabinskiy LN, Kydralieva KA, Uflyand IE. Recent advances in metallopolymer-based drug delivery systems. RSC Adv 2019; 9:37009-37051. [PMID: 35539076 PMCID: PMC9075603 DOI: 10.1039/c9ra06678k] [Citation(s) in RCA: 15] [Impact Index Per Article: 2.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/24/2019] [Accepted: 11/06/2019] [Indexed: 12/12/2022] Open
Abstract
Metallopolymers (MPs) or metal-containing polymers have shown great potential as new drug delivery systems (DDSs) due to their unique properties, including universal architectures, composition, properties and surface chemistry. Over the past few decades, the exponential growth of many new classes of MPs that deal with these issues has been demonstrated. This review presents and assesses the recent advances and challenges associated with using MPs as DDSs. Among the most widely used MPs for these purposes, metal complexes based on synthetic and natural polymers, coordination polymers, metal-organic frameworks, and metallodendrimers are distinguished. Particular attention is paid to the stimulus- and multistimuli-responsive metallopolymer-based DDSs. Of considerable interest is the use of MPs for combination therapy and multimodal systems. Finally, the problems and future prospects of using metallopolymer-based DDSs are outlined. The bibliography includes articles published over the past five years.
Collapse
Affiliation(s)
- Gulzhian I Dzhardimalieva
- Laboratory of Metallopolymers, The Institute of Problems of Chemical Physics RAS Academician Semenov Avenue 1 Chernogolovka Moscow Region 142432 Russian Federation
- Moscow Aviation Institute (National Research University) Volokolamskoe Shosse, 4 Moscow 125993 Russia
| | - Lev N Rabinskiy
- Moscow Aviation Institute (National Research University) Volokolamskoe Shosse, 4 Moscow 125993 Russia
| | - Kamila A Kydralieva
- Moscow Aviation Institute (National Research University) Volokolamskoe Shosse, 4 Moscow 125993 Russia
| | - Igor E Uflyand
- Department of Chemistry, Southern Federal University B. Sadovaya Str. 105/42 Rostov-on-Don 344006 Russian Federation
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Añón E, Costero AM, Gaviña P, Parra M, El Haskouri J, Amorós P, Martínez-Máñez R, Sancenón F. Not always what closes best opens better: mesoporous nanoparticles capped with organic gates. SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCED MATERIALS 2019; 20:699-709. [PMID: 31275461 PMCID: PMC6598471 DOI: 10.1080/14686996.2019.1627173] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/09/2019] [Revised: 05/31/2019] [Accepted: 05/31/2019] [Indexed: 06/09/2023]
Abstract
Four types of calcined MCM-41 silica nanoparticles, loaded with dyes and capped with different gating ensembles are prepared and characterized. N1 and N2 nanoparticles are loaded with rhodamine 6G and capped with bulky poly(ethylene glycol) derivatives bearing ester groups (1 and 2). N3-N4 nanoparticles are loaded with sulforhodamine B and capped with self-immolative derivatives bearing ester moieties. In the absence of esterase enzyme negligible cargo release from N1, N3 and N4 nanoparticles is observed whereas a remarkable release for N2 is obtained most likely due to the formation of an irregular coating on the outer surface of the nanoparticles. In contrast, a marked delivery is found in N1, N3, and N4 in the presence of esterase enzyme. The delivery rate is related to the hydrophilic/hydrophobic character of the coating shell. The use of hydrophilic poly(ethylene glycol) derivatives as gating ensembles on N1 and N2 enables an easy access of esterase to the ester moieties with subsequent fast cargo release. On the other hand, the presence of a hydrophobic monolayer on N3 and N4 partially hinders esterase enzyme access to the ester groups and the rate of cargo release was decreased.
Collapse
Affiliation(s)
- Elena Añón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitad Politècnica de València, Universitat de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
| | - Ana M. Costero
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitad Politècnica de València, Universitat de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
| | - Pablo Gaviña
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitad Politècnica de València, Universitat de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
| | - Margarita Parra
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitad Politècnica de València, Universitat de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
| | - Jamal El Haskouri
- Instituto de Ciencia de Materiales (ICMUV), Universitat de València, Valencia, Spain
| | - Pedro Amorós
- Instituto de Ciencia de Materiales (ICMUV), Universitat de València, Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
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Zirconium Based Nano Metal–Organic Framework UiO-67-NH2 with High Drug Loading for Controlled Release of Camptothecin. J Inorg Organomet Polym Mater 2019. [DOI: 10.1007/s10904-019-01188-y] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/12/2022]
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Bernardos A, Piacenza E, Sancenón F, Hamidi M, Maleki A, Turner RJ, Martínez-Máñez R. Mesoporous Silica-Based Materials with Bactericidal Properties. SMALL (WEINHEIM AN DER BERGSTRASSE, GERMANY) 2019; 15:e1900669. [PMID: 31033214 DOI: 10.1002/smll.201900669] [Citation(s) in RCA: 103] [Impact Index Per Article: 17.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/05/2019] [Revised: 03/25/2019] [Indexed: 05/27/2023]
Abstract
Bacterial infections are the main cause of chronic infections and even mortality. In fact, due to extensive use of antibiotics and, then, emergence of antibiotic resistance, treatment of such infections by conventional antibiotics has become a major concern worldwide. One of the promising strategies to treat infection diseases is the use of nanomaterials. Among them, mesoporous silica materials (MSMs) have attracted burgeoning attention due to high surface area, tunable pore/particle size, and easy surface functionalization. This review discusses how one can exploit capacities of MSMs to design and fabricate multifunctional/controllable drug delivery systems (DDSs) to combat bacterial infections. At first, the emergency of bacterial and biofilm resistance toward conventional antimicrobials is described and then how nanoparticles exert their toxic effects upon pathogenic cells is discussed. Next, the main aspects of MSMs (e.g., physicochemical properties, multifunctionality, and biosafety) which one should consider in the design of MSM-based DDSs against bacterial infections are introduced. Finally, a comprehensive analysis of all the papers published dealing with the use of MSMs for delivery of antibacterial chemicals (antimicrobial agents functionalized/adsorbed on mesoporous silica (MS), MS-loaded with antimicrobial agents, gated MS-loaded with antimicrobial agents, MS with metal-based nanoparticles, and MS-loaded with metal ions) is provided.
Collapse
Affiliation(s)
- Andrea Bernardos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camí de Vera s/n, 46022, València, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, València, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012, València, Spain
| | - Elena Piacenza
- Faculty of Science, Department of Biological Sciences, University of Calgary, Calgary, AB, Canada
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camí de Vera s/n, 46022, València, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, València, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012, València, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022, València, Spain
- Unidad Mixta de Investigacion en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politecnica de Valencia, Instituto de Investigacion Sanitaria La Fe, 46026, Valencia, Spain
| | - Mehrdad Hamidi
- Zanjan Pharmaceutical Nanotechnology Research Center (ZPNRC), Zanjan University of Medical Sciences, 45139-56184, Zanjan, Iran
| | - Aziz Maleki
- Zanjan Pharmaceutical Nanotechnology Research Center (ZPNRC), Zanjan University of Medical Sciences, 45139-56184, Zanjan, Iran
| | - Raymond J Turner
- Faculty of Science, Department of Biological Sciences, University of Calgary, Calgary, AB, Canada
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València. Camí de Vera s/n, 46022, València, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, València, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46012, València, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022, València, Spain
- Unidad Mixta de Investigacion en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politecnica de Valencia, Instituto de Investigacion Sanitaria La Fe, 46026, Valencia, Spain
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Teruel AH, Pérez-Esteve É, González-Álvarez I, González-Álvarez M, Costero AM, Ferri D, Gaviña P, Merino V, Martínez-Máñez R, Sancenón F. Double Drug Delivery Using Capped Mesoporous Silica Microparticles for the Effective Treatment of Inflammatory Bowel Disease. Mol Pharm 2019; 16:2418-2429. [DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.9b00041] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 2.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/12/2022]
Affiliation(s)
- Adrián H. Teruel
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
| | - Édgar Pérez-Esteve
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
| | - Isabel González-Álvarez
- Departamento de Ingeniería, Sección de Farmacia y Tecnología Farmacéutica, Universidad Miguel Hernandez, 03550, Alicante, Spain
| | - Marta González-Álvarez
- Departamento de Ingeniería, Sección de Farmacia y Tecnología Farmacéutica, Universidad Miguel Hernandez, 03550, Alicante, Spain
| | - Ana M. Costero
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
- Departamento de Química Orgánica, Universitat de València, Doctor Moliner 50, Burjassot, Valencia 46100, Spain
| | - Daniel Ferri
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
- Departamento de Química Orgánica, Universitat de València, Doctor Moliner 50, Burjassot, Valencia 46100, Spain
| | - Pablo Gaviña
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
- Departamento de Química Orgánica, Universitat de València, Doctor Moliner 50, Burjassot, Valencia 46100, Spain
| | - Virginia Merino
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
- Departamento de Farmacia y Tecnologia Farmacéutica, Universitat de València 46100 Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, València, Universitat Politècnica de València, Centro de
Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat
de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores. Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, Valencia, Spain
- Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, València, Universitat Politècnica de València, Centro de
Investigación Príncipe Felipe, Valencia, Spain
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Godoy-Reyes TM, Llopis-Lorente A, García-Fernández A, Gaviña P, Costero AM, Villalonga R, Sancenón F, Martínez-Máñez R. A l-glutamate-responsive delivery system based on enzyme-controlled self-immolative arylboronate-gated nanoparticles. Org Chem Front 2019. [DOI: 10.1039/c9qo00093c] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/21/2022]
Abstract
Janus Au–mesoporous silica nanoparticles functionalized withl-glutamate oxidase and self-immolative arylboronate as al-glutamate-responsive delivery system.
Collapse
Affiliation(s)
- Tania M. Godoy-Reyes
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)
- Universitat Politècnica de València-Univeritat de València
- Spain
- CIBER de Bioingenieria
- Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
| | - Antoni Llopis-Lorente
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)
- Universitat Politècnica de València-Univeritat de València
- Spain
- CIBER de Bioingenieria
- Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
| | - Alba García-Fernández
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)
- Universitat Politècnica de València-Univeritat de València
- Spain
- CIBER de Bioingenieria
- Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
| | - Pablo Gaviña
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)
- Universitat Politècnica de València-Univeritat de València
- Spain
- CIBER de Bioingenieria
- Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
| | - Ana M. Costero
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)
- Universitat Politècnica de València-Univeritat de València
- Spain
- CIBER de Bioingenieria
- Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
| | - Reynaldo Villalonga
- Nanosensors & Nanomachines Group
- Department of Analytical Chemistry
- Faculty of Chemistry
- Complutense University of Madrid
- 28040 Madrid
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)
- Universitat Politècnica de València-Univeritat de València
- Spain
- CIBER de Bioingenieria
- Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)
- Universitat Politècnica de València-Univeritat de València
- Spain
- CIBER de Bioingenieria
- Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)
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Murugan B, Krishnan UM. Chemoresponsive smart mesoporous silica systems – An emerging paradigm for cancer therapy. Int J Pharm 2018; 553:310-326. [DOI: 10.1016/j.ijpharm.2018.10.026] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 1.6] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/30/2018] [Revised: 10/07/2018] [Accepted: 10/09/2018] [Indexed: 02/06/2023]
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Croissant JG, Brinker CJ. Biodegradable Silica-Based Nanoparticles: Dissolution Kinetics and Selective Bond Cleavage. Enzymes 2018; 43:181-214. [PMID: 30244807 DOI: 10.1016/bs.enz.2018.07.008] [Citation(s) in RCA: 23] [Impact Index Per Article: 3.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/13/2022]
Abstract
Silica-based nanomaterials are extensively used in industrial applications and academic biomedical research, thus properly assessing their toxicity and biodegradability is essential for their safe and effective formulation and use. Unfortunately, there is often a lot of confusion in the literature with respect to the toxicity and biodegradability of silica since various studies have yielded contradictory results. In this contribution, we first endeavor to underscore that the simplistic model of silica should be discarded in favor of a more realistic model recognizing that all silicas are not created equal and should thus be considered in the plural as silicas and silica hybrids, which indeed hold various biocompatibility and biodegradability profiles. We then demonstrated that all silicas are-as displayed in Nature-degradable in water by dissolution, as governed by the laws of kinetics. Lastly, we explore the vast potential of tuning the degradability of silica by materials design using various silica hybrids for redox-, pH-, enzymatic-, and biochelation-mediated lysis mechanisms.
Collapse
Affiliation(s)
- Jonas G Croissant
- Chemical and Biological Engineering, University of New Mexico, Albuquerque, NM, United States; Center for Micro-Engineered Materials, Advanced Materials Laboratory, University of New Mexico, Albuquerque, NM, United States.
| | - C Jeffrey Brinker
- Chemical and Biological Engineering, University of New Mexico, Albuquerque, NM, United States; Center for Micro-Engineered Materials, Advanced Materials Laboratory, University of New Mexico, Albuquerque, NM, United States
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Llopis-Lorente A, de Luis B, García-Fernández A, Jimenez-Falcao S, Orzáez M, Sancenón F, Villalonga R, Martínez-Máñez R. Hybrid Mesoporous Nanocarriers Act by Processing Logic Tasks: Toward the Design of Nanobots Capable of Reading Information from the Environment. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 2018; 10:26494-26500. [PMID: 30016064 DOI: 10.1021/acsami.8b05920] [Citation(s) in RCA: 17] [Impact Index Per Article: 2.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 06/08/2023]
Abstract
Here, we present the design of smart nanodevices capable of reading molecular information from the environment and acting accordingly by processing Boolean logic tasks. As proof of concept, we prepared Au-mesoporous silica (MS) nanoparticles functionalized with the enzyme glucose dehydrogenase (GDH) on the Au surface and with supramolecular nanovalves as caps on the MS surface, which is loaded with a cargo (dye or drug). The nanodevice acts as an AND logic gate and reads information from the solution (presence of glucose and nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+)), which results in cargo release. We show the possibility of coimmobilizing GDH and the enzyme urease on nanoparticles to mimic an INHIBIT logic gate, in which the AND gate is switched off by the presence of urea. We also show that such nanodevices can deliver cytotoxic drugs in cancer cells by recognizing intracellular NAD+ and the presence of glucose.
Collapse
Affiliation(s)
- Antoni Llopis-Lorente
- Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) , Unidad Mixta Universidad Politécnica de Valencia-Universidad de Valencia , 46022 València , Spain
- Departamento de Química , Universidad Politécnica de Valencia , Camino de Vera s/n , 46022 Valencia , Spain
- CIBER de Bioingeniería , Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) , Spain
| | - Beatriz de Luis
- Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) , Unidad Mixta Universidad Politécnica de Valencia-Universidad de Valencia , 46022 València , Spain
- Departamento de Química , Universidad Politécnica de Valencia , Camino de Vera s/n , 46022 Valencia , Spain
- CIBER de Bioingeniería , Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) , Spain
| | - Alba García-Fernández
- Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) , Unidad Mixta Universidad Politécnica de Valencia-Universidad de Valencia , 46022 València , Spain
- CIBER de Bioingeniería , Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) , Spain
- Centro de Investigación Príncipe Felipe , Eduardo Primo Yúfera 3 , 46012 Valencia , Spain
| | - Sandra Jimenez-Falcao
- Nanosensors & Nanomachines Group, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry , Complutense University of Madrid , 28040 Madrid , Spain
| | - Mar Orzáez
- Centro de Investigación Príncipe Felipe , Eduardo Primo Yúfera 3 , 46012 Valencia , Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) , Unidad Mixta Universidad Politécnica de Valencia-Universidad de Valencia , 46022 València , Spain
- Departamento de Química , Universidad Politécnica de Valencia , Camino de Vera s/n , 46022 Valencia , Spain
- CIBER de Bioingeniería , Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) , Spain
| | - Reynaldo Villalonga
- Nanosensors & Nanomachines Group, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry , Complutense University of Madrid , 28040 Madrid , Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) , Unidad Mixta Universidad Politécnica de Valencia-Universidad de Valencia , 46022 València , Spain
- Departamento de Química , Universidad Politécnica de Valencia , Camino de Vera s/n , 46022 Valencia , Spain
- CIBER de Bioingeniería , Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) , Spain
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Ferri D, Gaviña P, Parra M, Costero AM, El Haskouri J, Amorós P, Merino V, Teruel AH, Sancenón F, Martínez-Máñez R. Mesoporous silica microparticles gated with a bulky azo derivative for the controlled release of dyes/drugs in colon. ROYAL SOCIETY OPEN SCIENCE 2018; 5:180873. [PMID: 30225077 PMCID: PMC6124098 DOI: 10.1098/rsos.180873] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 0.7] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/01/2018] [Accepted: 07/11/2018] [Indexed: 05/04/2023]
Abstract
Mesoporous silica microparticles were prepared, loaded with the dye safranin O (M-Saf) or with the drug budesonide (M-Bud) and capped by the grafting of a bulky azo derivative. Cargo release from M-Saf at different pH values (mimicking those found in the gastrointestinal tract) in the absence or presence of sodium dithionite (a reducing agent mimicking azoreductase enzyme present in the colon) was tested. Negligible safranin O release was observed at pH 6.8 and 4.5, whereas a moderate delivery at pH 1.2 was noted and attributed to the hydrolysis of the urea bond that linked the azo derivative onto the external surface of the inorganic scaffold. Moreover, a marked release was observed when sodium dithionite was present and was ascribed to the rupture of the azo bond in the molecular gate. Budesonide release from M-Bud in the presence of sodium dithionite was also assessed by ultraviolet-visible spectroscopy and high performance liquid chromatography measurements. In addition, preliminary in vivo experiments with M-Saf carried out in mice indicated that the chemical integrity of the microparticles remained unaltered in the stomach and the small intestine, and safranin O seemed to be released in the colon.
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Affiliation(s)
- Daniel Ferri
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
| | - Pablo Gaviña
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
- Departamento de Química Orgánica, Universitat de València, Doctor Moliner 50, Burjassot, 46100 Valencia, Spain
| | - Margarita Parra
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
- Departamento de Química Orgánica, Universitat de València, Doctor Moliner 50, Burjassot, 46100 Valencia, Spain
| | - Ana M. Costero
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
- Departamento de Química Orgánica, Universitat de València, Doctor Moliner 50, Burjassot, 46100 Valencia, Spain
| | - Jamal El Haskouri
- Instituto de Ciencia de los Materiales (ICMUV), Universitat de València, Catedrático José Beltrán, 2, Paterna, 46980 Valencia, Spain
| | - Pedro Amorós
- Instituto de Ciencia de los Materiales (ICMUV), Universitat de València, Catedrático José Beltrán, 2, Paterna, 46980 Valencia, Spain
| | - Virginia Merino
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
- Pharmacy and Pharmaceutical Technology and Parasitology, Universitat de València, Burjassot, 46100 Valencia, Spain
| | - Adrián H. Teruel
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
| | - Félix Sancenón
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Universitat de València-Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
- Departamento de Química, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain
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Shan C, Wang B, Hu B, Liu W, Tang Y. Smart yolk-shell type luminescent nanocomposites based on rare-earth complex for NIR–NIR monitor of drug release in chemotherapy. J Photochem Photobiol A Chem 2018. [DOI: 10.1016/j.jphotochem.2017.09.025] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/18/2022]
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Teruel AH, Coll C, Costero AM, Ferri D, Parra M, Gaviña P, González-Álvarez M, Merino V, Marcos MD, Martínez-Máñez R, Sancenón F. Functional Magnetic Mesoporous Silica Microparticles Capped with an Azo-Derivative: A Promising Colon Drug Delivery Device. Molecules 2018; 23:E375. [PMID: 29439396 PMCID: PMC6017295 DOI: 10.3390/molecules23020375] [Citation(s) in RCA: 10] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/15/2018] [Revised: 01/31/2018] [Accepted: 02/08/2018] [Indexed: 01/27/2023] Open
Abstract
Magnetic micro-sized mesoporous silica particles were used for the preparation of a gated material able to release an entrapped cargo in the presence of an azo-reducing agent and, to some extent, at acidic pH. The magnetic mesoporous microparticles were loaded with safranin O and the external surface was functionalized with an azo derivative 1 (bearing a carbamate linkage) yielding solid S1. Aqueous suspensions of S1 at pH 7.4 showed negligible safranin O release due to the presence of the bulky azo derivative attached onto the external surface of the inorganic scaffold. However, in the presence of sodium dithionite (azoreductive agent), a remarkable safranin O delivery was observed. At acidic pH, a certain safranin O release from S1 was also found. The pH-triggered safranin O delivery was ascribed to the acid-induced hydrolysis of the carbamate moiety that linked the bulky azo derivatives onto the mesoporous inorganic magnetic support. The controlled release behavior of S1 was also tested using a model that simulated the gastro intestinal tract.
Collapse
Affiliation(s)
- Adrián H Teruel
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
| | - Carmen Coll
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
| | - Ana M Costero
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
- Department of Organic Chemistry, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
| | - Daniel Ferri
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- Department of Organic Chemistry, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
| | - Margarita Parra
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
- Department of Organic Chemistry, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
| | - Pablo Gaviña
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
- Department of Organic Chemistry, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
| | - Marta González-Álvarez
- Engineering Department. Pharmacy and Pharmaceutical Technology Section, Miguel Hernandez University, 03550 Alicante, Spain.
| | - Virginia Merino
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- Pharmacy and Pharmaceutical Technology and Parasitology, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
| | - M Dolores Marcos
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
- Joint Research Unit in Nanomedicine and Sensors. Polytechnic University of Valencia, Health Research Institute Hospital La Fe, 46100 Valencia, Spain..
- Joint Unit CIPF-UPV of Mechanisms of Diseases and Nanomedicine, Valencia, Polytechnic University of Valencia, Prince Felipe Research Center, 46100 Valencia, Spain.
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
- Joint Research Unit in Nanomedicine and Sensors. Polytechnic University of Valencia, Health Research Institute Hospital La Fe, 46100 Valencia, Spain..
- Joint Unit CIPF-UPV of Mechanisms of Diseases and Nanomedicine, Valencia, Polytechnic University of Valencia, Prince Felipe Research Center, 46100 Valencia, Spain.
| | - Félix Sancenón
- Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM), Polytechnic University of Valencia, University of Valencia, 46100 Valencia, Spain.
- CIBER of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain.
- Joint Research Unit in Nanomedicine and Sensors. Polytechnic University of Valencia, Health Research Institute Hospital La Fe, 46100 Valencia, Spain..
- Joint Unit CIPF-UPV of Mechanisms of Diseases and Nanomedicine, Valencia, Polytechnic University of Valencia, Prince Felipe Research Center, 46100 Valencia, Spain.
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