الوظيفة الحيوية للمواد النانوية المغناطيسية
Summary
في هذا العمل ، نقدم بروتوكولا للوظائف الحيوية للمواد النانوية المغناطيسية مع الأجسام المضادة لاستهداف خلايا محددة. على سبيل المثال ، نستخدم أسلاك الحديد النانوية لاستهداف الخلايا السرطانية.
Abstract
حظيت المواد النانوية المغناطيسية باهتمام كبير في التطبيقات الطبية الحيوية المختلفة. يعد الأداء الحيوي لهذه المواد النانوية بعوامل استهداف محددة جانبا حاسما لتعزيز فعاليتها في التشخيص والعلاج مع تقليل الآثار الجانبية إلى الحد الأدنى. تتمثل فائدة المواد النانوية المغناطيسية مقارنة بالمواد غير المغناطيسية في قدرتها على الاستجابة للمجالات المغناطيسية بطريقة خالية من الاتصال وعلى مسافات كبيرة. هذا يسمح بتوجيهها أو تجميعها ، بينما يمكن أيضا مراقبتها. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير أسلاك نانوية مغناطيسية (NWs) ذات ميزات فريدة للتطبيقات الطبية الحيوية. تتيح اللحظة المغناطيسية الكبيرة لهذه الأسلحة النووية التحكم عن بعد بشكل أكثر كفاءة في حركتها بواسطة مجال مغناطيسي. وقد تم استخدام هذا بنجاح كبير في علاج السرطان ، وتوصيل الأدوية ، وتتبع الخلايا ، وتمايز الخلايا الجذعية أو التصوير بالرنين المغناطيسي. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر تصنيع NW عن طريق الترسيب الكهروكيميائي بمساعدة القالب طريقة متعددة الاستخدامات مع تحكم صارم في خصائص NW. خاصة الحديد NWs وأكسيد الحديد وأكسيد الحديد (القشرة الأساسية) NWs مناسبة للتطبيقات الطبية الحيوية ، بسبب المغنطة العالية والسمية المنخفضة.
في هذا العمل ، نقدم طريقة للوظائف الحيوية للحديد / أكسيد الحديد NWs بأجسام مضادة محددة موجهة ضد علامة سطح خلية معينة يتم التعبير عنها بشكل مفرط في عدد كبير من الخلايا السرطانية. نظرا لأن الطريقة تستخدم خصائص سطح أكسيد الحديد ، فإنها تنطبق أيضا على جسيمات أكسيد الحديد النانوية فائقة المغناطيسية. يتم طلاء NWs أولا ب 3-aminopropyl-tri-ethoxy-silane (APTES) الذي يعمل كرابط ، والذي ترتبط به الأجسام المضادة تساهميا. تم إثبات طلاء APTES والوظيفة الحيوية للأجسام المضادة من خلال التحليل الطيفي لفقدان الطاقة الإلكترونية (EELS) وقياسات جهد زيتا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم اختبار مستضدية الأجسام المضادة على NWs باستخدام الترسيب المناعي واللطخة الغربية. تتم دراسة الاستهداف المحدد لل NWs ذات الوظائف الحيوية وتوافقها الحيوي بواسطة الفحص المجهري متحد البؤر ومقايسة صلاحية الخلية.
Introduction
من الخصائص الفريدة للمواد النانوية المغناطيسية قدرتها على الاستجابة للمجالات المغناطيسية1 ، والتي يمكن استخدامها بشكل مفيد لتشغيلها بعدة طرق ، بينما يمكن أيضا مراقبتها ، على سبيل المثال ، عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). عند تطبيق مجال مغناطيسي متناوب بتردد عال ، يمكنهم توليد الحرارة ، والتي يمكن أن تحفز ارتفاع الحرارة ، مما يوفر خيارا علاجيا1. نهج آخر هو المعالجة الحرارية الضوئية ، والتي يمكن تحقيقها باستخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) 2,3.
من بين العدد الكبير من المواد النانوية المغناطيسية ، تلقى أكسيد الحديد أكبر قدر من الاهتمام في التطبيقات البيولوجية مثل الفصل المغناطيسي ، وارتفاع الحرارة2,4 ، وتوجيه الخلية5 ، وتوصيل الدواء6،7،8 ، وكعامل تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي 9,10. ويرجع ذلك إلى توافقها الحيوي العالي 11,12 ، المغنطة الكبيرة 11,12 ، القدرة على التغليف 9,13,14,15 ، القدرة على حمل الأدوية 2,16 ، القدرة على العمل بالأدوية2,16 أو / واستهدافالعوامل 12,13,17، 18 ، والقدرة على تحويل الطاقة الضوئية إلى حرارة2. في الآونة الأخيرة ، بدأت MagForce في التجارب السريرية على مرضى السرطان باستخدام جسيمات أكسيد الحديد النانوية لعلاج ارتفاع الحرارة19.
في الآونة الأخيرة ، تم استغلال الأسلاك النانوية المغناطيسية (NWs) بشكل متزايد للتطبيقات الطبية الحيوية3،11،16،20،21،22. لها خصائص مماثلة للخرزات النانوية المغناطيسية ، ولكنها تقدم شكلا متباينا الخواص ولحظة مغناطيسية كبيرة جدا ، مما يتيح التحكم عن بعد الفعال للغاية بواسطة مجال مغناطيسي23,24 ، بما في ذلك التشغيل منخفض التردد للحث على التأثيرات المغناطيسية الميكانيكية 25,26,27,28,29. نتيجة لذلك ، تم تنفيذ NWs لتطبيقات بيولوجية مختلفة مثل عزل exosomes30 تتبعالخلايا 21 ، علاج السرطان3،11،16 ، توصيل الدواء 16،31،32 ، وكعامل تباين التصوير بالرنين المغناطيسي 33.
المواد النانوية المغناطيسية ذات الوظائف الحيوية ذات القدرة المحددة على استهداف الخلايا لديها إمكانات كبيرة للتطبيقات الطبية الحيوية وفي الطب الدقيق34,35. ولربط عوامل الاستهداف هذه، يلزم إجراء تعديل سطحي على المواد النانوية. عادة ، يحتاجون إلى طلاء يوفر مجموعة وظيفية ، مما يسهل ربط عوامل المعالجة. في الأدب ، هناك عدد كبير من الطلاءات العضوية وغير العضوية للمواد النانوية المغناطيسية. استنادا إلى المجموعة الوظيفية التي يمكن تجميدها للمادة النانوية ، يمكن تصنيف هذه الطلاءات إلى أربع مجموعات رئيسية: الجزيئات القائمة على مجموعات حمض الكربوكسيل ، والبوليمرات ، والهستيدين ، والجزيئات القائمة على مجموعات السيلان.
الجزيئات القائمة على مجموعات حمض الكربوكسيل هي إحدى طرق تعديل السطح. يستخدم التقارب العالي
بين مجموعة حمض الكربوكسيل السالب على الطلاء والشحنة الموجبة على المواد النانوية المغناطيسية36،37،38. قد تتضمن عملية ارتباط حمض كربوكسيلي بسطح فلزي توليد أملاح كربوكسيلات الفلزات أو التصاق مجموعة الكربوكسيل بالفلز. ومع ذلك ، بالنسبة للأسلحة النووية متعددة الأجزاء ، مثل الحديد / الذهب أو النيكل / الذهب NWs ، والتي لها خصائص رائعة للتطبيقات الحيوية39,40 ، لا يمكن تطبيق هذا النوع من الطلاء بسهولة. يتطلب طلاءين مختلفين في نفس الوقت: مجموعات الثيول لتعديل شرائح الذهب ومجموعات الكربوكسيل للقطاعات المغناطيسية (الحديد أو النيكل)38. بعض الأمثلة على الجزيئات القائمة على مجموعات الكربوكسيل هي الهيماتوبورفيرين ، وحمض البيميليك ، وحمض البالمتيك ، و 3- [(2-aminoethyl) dithio] حمض البروبيونيك (AEDP) 38. توفر التعديلات السطحية للمواد النانوية المغناطيسية باستخدام البوليمرات بعض المزايا المميزة. نظرا للوزن الجزيئي الكبير للبوليمرات ، فإنه يعزز استقرار المادة النانوية المغناطيسية في محلول38. ومع ذلك ، فإنه سيزيد بشكل كبير من حجم المادة النانوية38. البولي فينيل بيروليدون (PVP) ، والبولي إيثيلين (PEI) ، وحمض الأسبارتيك أرجينين – جليكاين – D (RGD) ، والبولي إيثيلين جلايكول (PEG) هي بعض الأمثلة على البوليمرات الأكثر استخداما لتعديلات السطح. كل واحد له ميزاته الخاصة ويستخدم38. طريقة تعديل السطح الثالثة تستخدم طلاء الهستيدين. الهستيدين هو بروتين يحتوي على سلسلة جانبية من الأحماض الأمينية الهستيدين التي لها تقارب كبير مع عدد محدود من المواد النانوية المغناطيسية مثل النيكل38. يمكن استخدامه لعمليات تنقية البروتين38،41،42. يمكن أيضا تطبيق طلاء الهستيدين على الأسلحة النووية متعددة الأجزاء ، مثل النيكل / الذهب NWs38. إن تكسير سطح المادة النانوية هو عملية راسخة38،43،44. يعتمد على ذرة سيليكون مرتبطة بأي سطح أكسيد معدني من خلال ثلاث روابط مفردة ، وفي نفس الوقت ترتبط ذرة السيليكون هذه بالمجموعة الوظيفية في النهاية من خلال سلسلة ألكيل38،43،44. تتمثل ميزة هذا الطلاء في توفير مجموعات أمين مجانية ، ولديه القدرة على طلاء كل من المواد المغناطيسية وغير المغناطيسية38,45 ، مثل النيكل والذهب ، على التوالي. لذلك ، فإن استخدام الجزيئات القائمة على المجموعة المالحة هو طريق عملي للوظائف الحيوية متعددة NWs. بعض الأمثلة على الجزيئات القائمة على مجموعات السيلان هي (3-أمينوبروبيل) ثلاثي إيثوكسيسيلان (APTES) و (3-أمينوبروبيل) تريميثوكسيسيلان (APTMS) 38,45.
يمكن أن تلعب إضافة عامل استهداف إلى الطلاء دورا مهما في تشخيص وعلاج الخلايا المريضة ، وفي الوقت نفسه ، تقلل من الآثار الجانبية على الأنسجة السليمة46,47. إن إضافة عامل استهداف على سطح المواد النانوية يعزز كلا من الارتباط الانتقائي الخلوي والاستيعاب من خلال مستقبلات البطانةالخلوية 7. بدون هذه الروابط المستهدفة ، تتفاعل المواد النانوية بشكل غير محدد مع أغشية الخلايا ، والتي ترتبط بمعدل أقل مقارنة بالمواد النانوية مع الروابط48. أحد تحديات استهداف الأنسجة السرطانية هو تشابهها المميز مع الأنسجة السليمة. لذلك ، يعتمد نجاح الاستهداف بشكل أساسي على تحديد الربيطة المناسبة لاستخدامها كهدف بيولوجي49,50. تم استخدام عوامل استهداف مختلفة لتوجيه المواد النانوية إلى الخلايا السرطانية48,51 (على سبيل المثال ، CD44 ، بسبب تعبيرها العالي في الخلايا السرطانية مقارنة بالخلايا السليمة52,53,54,55).
يمكن تصنيف عوامل الاستهداف إلى ثلاث مجموعات رئيسية ، بناء على المكونات التي تتكون منها وتعقيدها: الاستهداف القائم على aptamer ، والاستهداف القائم على ligand ، والاستهداف المستند إلى الأجسام المضادة. الأبتامير عبارة عن خيوط قصيرة مركبة كيميائيا من الحمض النووي أو نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي التي يتم طيها في هياكل ثنائية وثلاثية الأبعاد ، مما يجعلها قادرة على استهداف مستضد معين ، وغالبا ما يكون البروتينات56. يشمل الاستهداف القائم على الليجند الببتيدات وسلاسل الأحماض الأمينية القصيرة57. يتضمن الاستهداف القائم على الأجسام المضادة استخدام جسم مضاد كامل ، أو شظايا أجسام مضادة ، مثل شظايا متغيرة أحادية السلسلة أو شظايا مرتبطة بالمستضد51. يتميز استخدام هذه الطريقة بامتلاك موقعي ربط مع تقارب ارتباط عالي مع مستضد مستهدف محدد ، مما يمنحه انتقائية عالية للغاية58. مواقع الربط مماثلة للقفل والمستضد للمفتاح58.
في هذا العمل ، تم تصنيع الأسلحة النووية المستخدمة عن طريق الترسيب الكهربائي على أغشية أكسيد الألومنيوم ، وهي طريقة موصوفة بالتفصيل في منشور سابق59. ينصب التركيز هنا على إطلاق هذه الأسلحة النووية من أكسيد الحديد والحديد (القشرة الأساسية) من الأغشية وتشغيلها بيولوجيا بأجسام مضادة محددة لتوفير قدرة استهداف. لا يمكن للأجسام المضادة أن ترتبط مباشرة بأكسيد الحديد والحديد NWs وتتطلب رابطا. يوفر طلاء NWs باستخدام APTES مجموعات أمينية مجانية ، مما يتيح الارتباط التساهمي عبر مجموعة الكربوكسيل على الأجسام المضادة (الشكل 1). تتمثل ميزة طلاء APTES في قدرته على العمل لكل من الموادالمغناطيسية 21 وغير المغناطيسية60 ، مثل الحديد / الذهب أو النيكل / الذهب NWs45. يمكن استخدام جميع خطوات الطلاء والوظائف الحيوية الموضحة في هذا البروتوكول مع أي مادة نانوية من الحديد / أكسيد الحديد ، بشكل عام. تم استخدام الحديد / أكسيد الحديد NWs هنا كمثال. تظهر النتائج أن NWs التي تعمل بالأجسام المضادة لها مستضد عالي لمستقبلات سطح الخلية المحددة ، والتي يمكن استخدامها لتطبيقات مختلفة. ومن الأمثلة على ذلك فصل الخلايا ، وتوصيل الأدوية ، وعلاج الخلايا السرطانية المحددة باستخدام العلاجات الحرارية الضوئية و / أو المغناطيسية الميكانيكية.
Protocol
Representative Results
Discussion
كما هو الحال مع أي طريقة لتصنيع وطلاء المواد النانوية ، يلزم وجود جودة عالية للحلول المستخدمة. يمكن إعادة استخدام حلول الإصدار (1 M NaOH) والتشغيل الوظيفي (MES) عدة مرات. ومع ذلك ، فإن التحقق من قيمة الأس الهيدروجيني قبل البدء في عملية جديدة أمر مهم للغاية. في خطوة الإطلاق ، يجب أن يتم غسل الأسلحة النووية باستخدام هيدروكسيد الصوديوم أربع مرات على الأقل. كلما كان الغسيل أفضل ، كان استقرار الأسلحة النووية أفضل وقل تجميعها. تعزز طبقة الأكسيد استقرار الأسلحة النووية عند الغمر في الإيثانول أو الماء63.
تأثر قطر وطول NWs بعد طلائها ب APTES والأجسام المضادة. هنا ، زاد القطر من 41.5 نانومتر إلى 70 نانومتر ، وانخفض الطول من 2.5 ميكرومتر إلى 1.6 ميكرومتر ، بسبب خطوات الصوتنة التي تكسر NWs. لذلك ، من الضروري توصيف مورفولوجيا الأسلحة النووية بعد خطوة الوظائف الحيوية.
يعتمد ارتباط الأجسام المضادة بالأسلحة النووية على التفاعل التساهمي بين مجموعة الأمين (على APTES) ومجموعة الكربوكسيل (على الجسم المضاد). لذلك ، يعد تأكيد وجود طلاء APTES خطوة مهمة ، استخدمنا من أجلها رسم خرائط EELS. طريقة الطلاء آمنة ومباشرة. لا يحتاج إلى درجات حرارة عالية أو أوقات حضانة طويلة. أيضا ، يعمل طلاء APTES كرابط لتمكين الارتباط التساهمي للأجسام المضادة أو البروتينات الأخرى التي تحتوي على مجموعة كربوكسيل.
في حالة الوظائف الحيوية للأسلحة النووية بجسم مضاد ، يمكن أن تتأثر مستضدية مواقع ربط الأجسام المضادة بعد عملية الوظيفة الحيوية. يمكن استخدام طريقة IP و WB للتحقيق في هذه المشكلة. سيسمح استخدام طريقة الوظائف الحيوية المذكورة في هذا البروتوكول للأجسام المضادة بالارتباط بالدول الحائزة للأسلحة النووية ذات المستضدات العالية لمستقبل خلية معين. علاوة على ذلك ، أضاف الأداء الحيوي ل NWs بالأجسام المضادة القدرة على استهداف الخلايا بمستقبل الاهتمام ، CD44 هنا. تم تأكيد ذلك عن طريق الفحص المجهري متحد البؤر. على الرغم من أن التوافق الحيوي للأسلحة النووية غير المطلية كان مرتفعا (>95٪) ، إلا أن إضافة طلاء APTES أو الأجسام المضادة إلى NWs عزز توافقها الحيوي بنسبة 100٪.
علاوة على ذلك ، فإن بروتوكول الطلاء والوظائف الحيوية فعال واقتصادي وقابل للتكرار. يجب أن يكون قابلا للتطبيق على أي مادة نانوية أخرى من أكسيد الحديد والحديد ، حيث يجب تحسين تركيز كل من الطلاء والأجسام المضادة المرفقة بناء على مساحة السطح وكتلة المادة النانوية. يمكن إجراء هذا البروتوكول بأمان في الظروف المحيطة في المختبر العام. وقد عززت الوظائف الأحيائية بشكل كبير التوافق الأحيائي للمواد النانوية وقدرتها على الاستهداف. وبشكل عام، تعتبر الأسلحة النووية مواد واعدة للغاية للتطبيقات الطبية النانوية (بما في ذلك العلاجات متعددة الوسائط أو التوافقية، والكشف عن الخلايا أو توجيهها، والاستشعار البيولوجي). إلى جانب الوظيفة الحيوية ، كما هو موضح هنا ، يمكن تحقيق استهداف محدد للخلايا لزيادة الدقة والفعالية.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم الأبحاث الواردة في هذا المنشور من قبل جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (KAUST).
Materials
| 2 mL tube (snap-cap Microcentrifuge) | Eppendorf, Fisherscientific | 05-402-7 | |
| 2-N-Morpholino EthaneSulfonic acid hydrate 99% (MES) | Thermscientific | AC172590250 | Concentration 0.1 M and pH 4.7 |
| 3-3-Dimethyl-aminopropyl Carbodiimide (EDC) | Thermofisher | PG82079 | |
| 3-AminoPropyl-Tri-Ethoxy-Silane (APTES) | Sigma Aldrich | 919302 | |
| 5 mL glass tube | Fisherscientific | 03-339-22C | |
| 96-well plate ( flat bottom) | Sigma Aldrich | CLS3595 | |
| Anti-CD44 antibody | BD Biosciences | 550990 | Clone 515, concentration 1 mg/mL |
| APTES ((3-Aminopropyl)triethoxysilane), 99% | Sigma Aldrich | 919-30-2 | Concentration 99% |
| BCA assay (Pierce BCA Protein Assay Kit) | Thermofisher | 23225 | |
| Bovine Serum Albumin solution (BSA) | Sigma Aldrich | 9048-46-8 | Concentration 35% |
| Cell incubator | Thermofisher | 50116047 | |
| Cell viability reagent | AlamarBlue,Thermofisher | DAL1025 | |
| Colon cancer cells – HCT116 cell line | ATCC | 430641 | |
| Hardwood Hammer | Any hammer tool can be used, there is no specific brand. | ||
| Inductively coupled plasma Mass Spectrometer (ICP-MS) | Perkin Elmer | ELAN 9000 ICP-MS | The used software is "Elan instrument control session" |
| Laboratory Retort Stand with Clamp | RVFM | 13-0140 | This is used to handle the 5 mL glass tube in the sonicator bath. |
| Magnetic rack (DynaMag-2 Magnet) | Thermofisher | 12321D | |
| McCoy’s 5A Medium 1x | Gibco | 16600082 | |
| Microplate reader (Bio-Rad xMark Absorbance Spectrophotometer) | Bio-Rad | 1681150 | Microplate Manager 6 software (#168-9520) |
| Phosphate buffered saline (PBS) 10x | Gibco | 14200067 | Concentration 0.1 M (No calcuim, no magnesium) |
| Phosphate buffered saline (PBS) 1x | Gibco | 14190136 | Concentration 0.01 M (No calcuim, no magnesium) |
| Plate shaker (Microplate Genie) | Scientific Industries (Genie) | SI-0400 | |
| Single Edge Razor blades | Polysciences | 08410-1 | |
| Sodum hydrixide (NaOH) | Sigma Aldrich | 1310-73-2 | Concentration 1 M, pH 13 |
| Sulfo-N-HydroxySulfosuccinimide (sulfo-NHS) | Thermofisher | 106627-54-7 | |
| Trypsin | ATCC | 30-2101 | |
| Tube rotator | VWR | 10136-084 | |
| Tube shaker (Eppendorf Thermomixer R Mixer, 2.0 mL) | Eppendorf, Fisherscientific | 05-400-204 | |
| Ultrasonic bath (2510) | Branson | 2489502 |
References
- Dürr, S. Magnetic nanoparticles for cancer therapy. Nanotechnology Reviews. 2 (4), 395-409 (2013).
- Espinosa, A. Duality of iron oxide nanoparticles in cancer therapy: amplification of heating efficiency by magnetic hyperthermia and photothermal bimodal treatment. ACS Nano. 10 (2), 2436-2446 (2016).
- Martínez Banderas, A. I., et al. Iron-Based Core-Shell Nanowires for Combinatorial Drug Delivery, Photothermal and Magnetic Therapy. ACS Applied Materials Interfaces. , (2019).
- Das, R. Tunable high aspect ratio iron oxide nanorods for enhanced hyperthermia. The Journal of Physical Chemistry. 120 (18), 10086-10093 (2016).
- Chen, J., et al. Guidance of stem cells to a target destination in vivo by magnetic nanoparticles in a magnetic field. ACS Applied Materials Interfaces. 5 (13), 5976-5985 (2013).
- Juneja, R., Roy, I. Iron oxide-doped niosomes as drug carriers for magnetically targeted drug delivery. International Journal of Nanomedicine. 13, 7 (2018).
- Aires, A., et al. Multifunctionalized iron oxide nanoparticles for selective drug delivery to CD44-positive cancer cells. Nanotechnology. 27 (6), 065103 (2016).
- Trabulo, S., Aires, A., Aicher, A., Heeschen, C., Cortajarena, A. L. Multifunctionalized iron oxide nanoparticles for selective targeting of pancreatic cancer cells. Biochimica et Biophysica Acta -General Subjects. 1861 (6), 1597-1605 (2017).
- Blanco-Andujar, C., et al. Design of iron oxide-based nanoparticles for MRI and magnetic hyperthermia. Nanomedicine. 11 (14), 1889-1910 (2016).
- Hachani, R., et al. Polyol synthesis, functionalisation, and biocompatibility studies of superparamagnetic iron oxide nanoparticles as potential MRI contrast agents. Nanoscale. 8 (6), 3278-3287 (2016).
- Contreras, M. F., Sougrat, R., Zaher, A., Ravasi, T., Kosel, J. Non-chemotoxic induction of cancer cell death using magnetic nanowires. International Journal of Nanomedicine. 10, 2141 (2015).
- Perez, J. E., et al. . Cytotoxicity. , (2018).
- Kievit, F. M., Zhang, M. Surface engineering of iron oxide nanoparticles for targeted cancer therapy. Accounts of Chemical Research. 44 (10), 853-862 (2011).
- Xu, H. Antibody conjugated magnetic iron oxide nanoparticles for cancer cell separation in fresh whole blood. Journal of Biomaterials. 32 (36), 9758-9765 (2011).
- Zhang, L., Dong, W. F., Sun, H. B. Multifunctional superparamagnetic iron oxide nanoparticles: design, synthesis and biomedical photonic applications. Nanoscale. 5 (17), 7664-7684 (2013).
- Martínez-Banderas, A. I., et al. Functionalized magnetic nanowires for chemical and magneto-mechanical induction of cancer cell death. Scientific Reports. 6, 35786 (2016).
- Tian, Q., et al. Multifunctional Polypyrrole@ Fe3O4 Nanoparticles for Dual-Modal Imaging and In Vivo Photothermal Cancer Therapy. Small. 10 (6), 1063-1068 (2014).
- Alsharif, N. A., Martiìnez-Banderas, A. I., Merzaban, J., Ravasi, T., Kosel, J. Biofunctionalizing Magnetic Nanowires Toward Targeting and Killing Leukemia Cancer Cells. IEEE Transactions on Magnetics. 2 (99), 1-5 (2018).
- Ventola, C. L. Progress in nanomedicine: approved and investigational nanodrugs. Journal of Pharmacy Therapeutics. 42 (12), 742 (2017).
- Ivanov, Y. P., et al. Tunable magnetic nanowires for biomedical and harsh environment applications. Scientific Reports. 6, 24189 (2016).
- Margineanu, M. B., et al. Semi-automated quantification of living cells with internalized nanostructures. Journal of Nanobiotechnology. 14 (1), 4 (2016).
- Jeon, Y. S., et al. Metallic Fe-Au Barcode Nanowires as a Simultaneous T Cell Capturing and Cytokine Sensing Platform for Immunoassay at the Single-Cell Level. ACS Applied Materials Interfaces. 11 (27), 23901-23908 (2019).
- Lee, E., et al. Highly selective CD44-specific gold nanorods for photothermal ablation of tumorigenic subpopulations generated in MCF7 mammospheres. Nanotechnology. 23 (46), 465101 (2012).
- Patel, N. S., Lago-Cachón, D., Mohammed, H., Moreno, J. A., Kosel, J. J. J. Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization. Journal of Visualized Experiments. (152), e60111 (2019).
- Rozhkova, E. A., et al. Ferromagnetic microdisks as carriers for biomedical applications. Journal of Applied Physics. 105 (7), 306 (2009).
- Kim, D. H., et al. Biofunctionalized magnetic-vortex microdiscs for targeted cancer-cell destruction. Nature Materials. 9 (2), 165-171 (2010).
- Kim, D. H., et al. Mechanoresponsive system based on sub-micron chitosan-functionalized ferromagnetic disks. Journal of Materials Chemistry. 21 (23), 8422-8426 (2011).
- Vitol, E. A., Novosad, V., Rozhkova, E. A. Multifunctional ferromagnetic disks for modulating cell function. IEEE Transactions on Magnetics. 48 (11), 3269-3274 (2012).
- Vitol, E. A., Novosad, V., Rozhkova, E. A. Microfabricated magnetic structures for future medicine: from sensors to cell actuators. Nanomedicine. 7 (10), 1611-1624 (2012).
- Lim, J., et al. Direct isolation and characterization of circulating exosomes from biological samples using magnetic nanowires. Journal of Nanobiotechnology. 17 (1), 1-12 (2019).
- Shore, D., et al. Electrodeposited Fe and Fe–Au nanowires as MRI contrast agents. Chemical Communications. 52 (85), 12634-12637 (2016).
- Martínez-Banderas, A. I., et al. Iron-Based Core-Shell Nanowires for Combinatorial Drug Delivery and Photothermal and Magnetic Therapy. ACS Applied Materials Interfaces. 11 (47), 43976-43988 (2019).
- Martínez-Banderas, A. I., et al. Magnetic core-shell nanowires as MRI contrast agents for cell tracking. Journal of Nanobiotechnology. 18 (1), 1-12 (2020).
- Zhu, L., Zhou, Z., Mao, H., Yang, L. Magnetic nanoparticles for precision oncology: theranostic magnetic iron oxide nanoparticles for image-guided and targeted cancer therapy. Nanomedicine. 12 (1), 73-87 (2017).
- Guleria, A., Priyatharchini, K., Kumar, D. . Applications of Nanomaterials. , 345-389 (2018).
- Allara, D. L., Nuzzo, R. G. Spontaneously organized molecular assemblies. 2. Quantitative infrared spectroscopic determination of equilibrium structures of solution-adsorbed n-alkanoic acids on an oxidized aluminum surface. Langmuir. 1 (1), 52-66 (1985).
- Allara, D. L., Nuzzo, R. G. Spontaneously organized molecular assemblies. 1. Formation, dynamics, and physical properties of n-alkanoic acids adsorbed from solution on an oxidized aluminum surface. Langmuir. 1 (1), 45-52 (1985).
- Schrittwieser, S., Reichinger, D., Schotter, J. Applications, surface modification and functionalization of nickel nanorods. Materials and Structures. 11 (1), 45 (2018).
- Lim, J., Choi, M., Lee, H., Kim, Y. H., Han, J. Y., Lee, E. S., Cho, Y. Direct isolation and characterization of circulating exosomes from biological samples using magnetic nanowires. Journal of Nanobiotechnology. 17 (1), 1 (2019).
- Nemati, Z., et al. Magnetic Isolation of Cancer-derived Exosomes Using Fe/Au Magnetic Nanowires. ACS Applied Nano Materials. 3 (2), 2058-2069 (2020).
- Hainfeld, J. F., Liu, W., Halsey, C. M., Freimuth, P., Powell, R. D. Ni-NTA-gold clusters target His-tagged proteins. Journal of Structural Biology. 127 (2), 185-198 (1999).
- Agarwal, G., Naik, R. R., Stone, M. O. Immobilization of histidine-tagged proteins on nickel by electrochemical dip pen nanolithography. Journal of the American Chemical Society. 125 (24), 7408-7412 (2003).
- Aswal, D., Lenfant, S., Guerin, D., Yakhmi, J., Vuillaume, D. Self assembled monolayers on silicon for molecular electronics. Analytica Chimica Acta. 568 (1-2), 84-108 (2006).
- Haensch, C., Hoeppener, S., Schubert, U. S. Chemical modification of self-assembled silane based monolayers by surface reactions. Chemical Society Reviews. 39 (6), 2323-2334 (2010).
- Wildt, B., Mali, P., Searson, P. C. Electrochemical template synthesis of multisegment nanowires: Fabrication and protein functionalization. Langmuir. 22 (25), 10528-10534 (2006).
- Schladt, T. D., Schneider, K., Schild, H., Tremel, W. Synthesis and bio-functionalization of magnetic nanoparticles for medical diagnosis and treatment. Dalton Transactions. 40 (24), 6315-6343 (2011).
- Kumar, C. S. . Magnetic nanomaterials. , (2009).
- Peiris, P., et al. Precise targeting of cancer metastasis using multi-ligand nanoparticles incorporating four different ligands. Nanoscale. 10 (15), 6861-6871 (2018).
- Veiseh, O., Gunn, J. W., Zhang, M. Design and fabrication of magnetic nanoparticles for targeted drug delivery and imaging. Journal of Advanced Drug Delivery Reviews. 62 (3), 284-304 (2010).
- Rosenblum, D., Joshi, N., Tao, W., Karp, J. M., Peer, D. Progress and challenges towards targeted delivery of cancer therapeutics. Nature Communications. 9 (1), 1410 (2018).
- Bazak, R., Houri, M., El Achy, S., Kamel, S., Refaat, T. Cancer active targeting by nanoparticles: a comprehensive review of literature. Journal of Cancer Research Clinical Oncology. 141 (5), 769-784 (2015).
- Zeilstra, J., et al. CD44 expression in intestinal epithelium and colorectal cancer is independent of p53 status. PLoS One. 8 (8), 72849 (2013).
- Pesarrodona, M., et al. Intracellular targeting of CD44+ cells with self-assembling, protein only nanoparticles. International Journal of Pharmaceutics. 473 (1-2), 286-295 (2014).
- Chandra, V., et al. Quantitative assessment of CD44 genetic variants and cancer susceptibility in Asians: a meta-analysis. Oncotarget. 7 (45), 74286 (2016).
- Thapa, R., Wilson, G. D. The importance of CD44 as a stem cell biomarker and therapeutic target in cancer. Stem Cells International. 2016, (2016).
- Gao, S., Zheng, X., Jiao, B., Wang, L. Post-SELEX optimization of aptamers. Analytical Bioanalytical Chemistry. 408 (17), 4567-4573 (2016).
- Das, M., Mohanty, C., Sahoo, S. K. Ligand-based targeted therapy for cancer tissue. Expert Opinion on Drug Delivery. 6 (3), 285-304 (2009).
- Janeway, C. A., Travers, P., Walport, M., Shlomchik, M. . Immunobiology: the Immune System in Health and Disease. 2, (2001).
- Patel, N. S., Lago-Cachón, D., Mohammed, H., Moreno, J. A., Kosel, J. Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization. Journal of Visualized Experiments. (152), e60111 (2019).
- Rao, X., et al. High density gold nanoparticles immobilized on surface via plasma deposited APTES film for decomposing organic compounds in microchannels. Applied Surface Science. 439, 272-281 (2018).
- . Merck. (3-Aminopropyl)triethoxysilane Available from: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/440140?lang=en®ion=SA (2020)
- Munguía-Cortés, L., et al. APTES-functionalization of SBA-15 using ethanol or toluene: Textural characterization and sorption performance of carbon dioxide. Journal of the Mexican Chemical Soceity. 61 (4), 273-281 (2017).
- Sperling, R. A., Parak, W. J. Surface modification, functionalization and bioconjugation of colloidal inorganic nanoparticles. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical & Physical Engineering Sciences. 368 (1915), 1333-1383 (2010).
