ביו-פונקציונליזציה של ננו-חומרים מגנטיים
Summary
בעבודה זו, אנו מספקים פרוטוקול לתפקוד ביולוגי של ננו-חומרים מגנטיים עם נוגדנים עבור מיקוד תאים ספציפיים. כדוגמאות, אנו משתמשים בננו-חוטי ברזל כדי לתקוף תאים סרטניים.
Abstract
ננו-חומרים מגנטיים זכו לתשומת לב רבה ביישומים ביו-רפואיים שונים. ביו-פונקציונליזציה של ננו-חומרים אלה עם סוכני מיקוד ספציפיים היא היבט חיוני לשיפור יעילותם באבחון ובטיפולים תוך מזעור תופעות הלוואי. היתרון של ננו-חומרים מגנטיים בהשוואה לננו-חומרים שאינם מגנטיים הוא יכולתם להגיב לשדות מגנטיים ללא מגע ולמרחקים גדולים. זה מאפשר להנחות או לצבור אותם, בעוד שהם יכולים גם להיות פיקוח. לאחרונה, ננו-חוטים מגנטיים (NWs) עם תכונות ייחודיות פותחו עבור יישומים ביו-רפואיים. המומנט המגנטי הגדול של NW אלה מאפשר שליטה יעילה יותר מרחוק על תנועתם על ידי שדה מגנטי. זה נוצל בהצלחה רבה בטיפול בסרטן, אספקת תרופות, מעקב אחר תאים, התמיינות תאי גזע או הדמיית תהודה מגנטית. בנוסף, ייצור NW על ידי תצהיר אלקטרוכימי בסיוע תבנית מספק שיטה רב-תכליתית עם שליטה הדוקה על תכונות NW. במיוחד NW ברזל תחמוצת ברזל (מעטפת הליבה) NW מתאימים ליישומים ביו-רפואיים, בשל המגנטיזציה הגבוהה שלהם רעילות נמוכה.
בעבודה זו, אנו מספקים שיטה לתפקוד ביולוגי של NW של תחמוצת ברזל/ברזל עם נוגדנים ספציפיים המכוונים כנגד סמן פני תא ספציפי המתבטא יתר על המידה במספר רב של תאים סרטניים. מכיוון שהשיטה מנצלת את התכונות של משטח תחמוצת הברזל, היא ישימה גם לננו-חלקיקי תחמוצת ברזל על-פאראמגנטיים. ה- NWs מצופים תחילה ב- 3-aminopropyl-tri-ethoxy-silane (APTES) הפועל כמקשר, אליו הנוגדנים מחוברים באופן קוולנטי. ציפוי APTES והביו-פונקציונליזציה של הנוגדנים מוכחים על ידי ספקטרוסקופיית אובדן אנרגיה אלקטרונים (EELS) ומדידות פוטנציאליות zeta. בנוסף, האנטיגניות של הנוגדנים על NWs נבדקת באמצעות immunoprecipitation ו כתם מערבי. המיקוד הספציפי של NWs ביו-פונקציונליים והתאימות הביולוגית שלהם נחקרים על ידי מיקרוסקופ קונפוקלי ובדיקת כדאיות התא.
Introduction
תכונה ייחודית של ננו-חומרים מגנטיים היא יכולתם להגיב לשדות מגנטיים1, אשר ניתן לנצל לתועלת כדי להפעיל אותם בדרכים רבות , בעוד שהם יכולים גם להיות מנוטר, למשל, על ידי דימות תהודה מגנטית (MRI). בעת החלת שדה מגנטי לסירוגין בתדר גבוה, הם יכולים ליצור חום, אשר יכול לגרום היפרתרמיה, מתן אפשרות טיפולית1. גישה נוספת היא טיפול פוטותרמי, אותו ניתן לממש באמצעות לייזר אינפרא אדום קרוב (NIR) 2,3.
בין המספר הגדול של ננו-חומרים מגנטיים, תחמוצת ברזל קיבלה את תשומת הלב הגדולה ביותר ביישומים ביולוגיים כגון הפרדה מגנטית, היפרתרמיה2,4, הנחיית תאים5, אספקת תרופות 6,7,8, וכחומר ניגוד ב– MRI 9,10. זאת בשל תאימות ביולוגית גבוהה שלהם 11,12, מגנטיזציה גדולה 11,12, יכולת להיות מצופה 9,13,14,15, יכולת לשאת תרופות 2,16, יכולת לתפקד עם תרופות2,16 או/ו סוכני מיקוד12,13,17,18, ויכולת להמיר אנרגיה אופטית לחום2. לאחרונה, MagForce החלה בניסויים קליניים בחולי סרטן המשתמשים בננו-חלקיקי תחמוצת ברזל לטיפול בהיפרתרמיה19.
לאחרונה, ננו-חוטים מגנטיים (NWs) מנוצלים יותר ויותר ליישומים ביו-רפואיים 3,11,16,20,21,22. יש להם תכונות דומות לננו-חרוזים מגנטיים, אך הם מציעים צורה אנאיזוטרופית ומומנט מגנטי גדול מאוד, המאפשר שליטה מרחוק יעילה מאוד על ידי שדה מגנטי23,24, כולל הפעלה בתדר נמוך כדי לגרום לאפקטים מגנטו-מכניים 25,26,27,28,29. כתוצאה מכך, NWs יושמו עבור יישומים ביולוגיים שונים כגון בידוד אקסוזומים30 מעקב אחר תאים 21, טיפול בסרטן 3,11,16, אספקת תרופות 16,31,32, וכחומר ניגוד MRI 33.
ננו-חומרים מגנטיים ביו-פונקציונליים בעלי יכולת מיקוד תאים ספציפית הם בעלי פוטנציאל גדול ליישומים ביו-רפואיים וברפואה מדויקת34,35. כדי לחבר את סוכני המיקוד הללו, נדרש שינוי פני השטח של הננו-חומרים. בדרך כלל, הם זקוקים לציפוי המספק קבוצה פונקציונלית, המאפשרת את החיבור של הסוכנים המטפלים. בספרות, יש מספר רב של ציפויים אורגניים ואי-אורגניים עבור ננו-חומרים מגנטיים. בהתבסס על הקבוצה הפונקציונלית שניתן לשתק לננו-חומר, ניתן לסווג ציפויים אלה לארבע קבוצות עיקריות: מולקולות המבוססות על קבוצות חומצה קרבוקסילית, פולימרים, היסטידין ומולקולות המבוססות על קבוצות סילאן.
המולקולות המבוססות על קבוצות חומצה קרבוקסילית היא אחת משיטות שינוי פני השטח. הוא מנצל את האהדה הגבוהה
בין קבוצת החומצה הקרבוקסילית השלילית על הציפוי לבין המטען החיובי על הננו-חומרים המגנטיים36,37,38. תהליך הקשירה של חומצה קרבוקסילית למשטח מתכת עשוי לכלול יצירה של מלחי מתכת-קרבוקסילט או היצמדות של קבוצת הקרבוקסיל למתכת. עם זאת, עבור NW רב-מקטעים, כגון ברזל/זהב או ניקל/זהב NWs, שיש להם תכונות מעולות עבור יישומים ביולוגיים39,40, סוג זה של ציפוי לא יכול להיות מיושם בקלות. הוא דורש שני ציפויים שונים בו זמנית: קבוצות תיול לשינוי מקטעי הזהב וקבוצות קרבוקסיל למקטעים מגנטיים (ברזל או ניקל)38. כמה דוגמאות למולקולות המבוססות על קבוצות קרבוקסיל הן המטופורפירין, חומצה פימלית, חומצה פלמיטית, וחומצה פרופיונית 3-[(2-אמינואתיל) דיתיו] (AEDP)38. שינויים בפני השטח של ננו-חומרים מגנטיים באמצעות פולימרים מציעים כמה יתרונות ברורים. בשל המשקל המולקולרי הגדול של הפולימרים, הוא משפר את יציבות הננו-חומר המגנטי בתמיסה38. עם זאת, זה יגדיל באופן משמעותי את גודל ננו-חומר38. פוליוויניל פירולידון (PVP), פוליאתילנימין (PEI), חומצה אספרטית ארגינין-גליצין-D (RGD) ופוליאתילן גליקול (PEG) הם כמה דוגמאות לפולימרים הנפוצים ביותר לשינויים בפני שטח. לכל אחד מהם תכונות משלו ומשתמשב-38. שיטת שינוי פני השטח השלישית היא באמצעות ציפוי היסטידין. היסטידין הוא חלבון בעל שרשרת צדדית של חומצות אמינו היסטידין בעל זיקה גבוהה למספר מוגבל של ננו-חומרים מגנטיים כגון ניקל38. ניתן להשתמש בו לתהליכי טיהור חלבונים 38,41,42. ציפוי היסטידין יכול להיות מיושם גם על NW רב-מקטעים, כגון ניקל/זהב NWs38. סילניזציה של משטח ננו-חומר היא תהליך מבוסס היטב 38,43,44. הוא מבוסס על אטום סיליקון המקושר לכל משטח תחמוצת מתכת באמצעות שלושה קשרים בודדים, ובמקביל אטום סיליקון זה נקשר לקבוצה הפונקציונלית בסוף דרך שרשרת אלקיל 38,43,44. היתרון של ציפוי זה הוא מתן קבוצות אמין חופשיות, ויש לו את היכולת לצפות חומרים מגנטיים ולא מגנטיים38,45, כגון ניקל וזהב, בהתאמה. לכן, שימוש במולקולות המבוססות על קבוצת המלח הוא מסלול מעשי לביו-פונקציונליזציה של NW רב-מקטעים. דוגמאות למולקולות המבוססות על קבוצות סילאן הן (3-aminopropyl), triethoxysilane (APTES) ו-(3-aminopropyl) trimethoxysilane (APTMS)38,45.
הוספת חומר מיקוד לציפוי יכולה למלא תפקיד משמעותי הן באבחון והן בטיפול בתאים חולים, ובמקביל למזער את תופעות הלוואי על רקמות בריאות46,47. הוספת חומר מיקוד על פני השטח של ננו-חומרים משפרת הן את הקישור הסלקטיבי התאי והן את ההפנמה באמצעות קולטני אנדוציטוזה7. ללא ליגנדות מטרה אלה, ננו-חומרים מתקשרים באופן לא ספציפי עם קרום התא, אשר נקשר בקצב נמוך יותר בהשוואה לננו-חומרים עם ליגנדות48. אחד האתגרים במיקוד רקמות סרטניות הוא הדמיון האופייני שלהן לרקמות בריאות. לכן, הצלחת המיקוד תלויה בעיקר בקביעת הליגנד המתאים לשימוש כמטרה ביולוגית49,50. סוכני מיקוד שונים שימשו כדי לכוון ננו-חומרים לתאי סרטן48,51 (למשל, CD44, בשל הביטוי הגבוה שלו בתאי סרטן בהשוואה לתאים בריאים52,53,54,55).
ניתן לסווג את סוכני המיקוד לשלוש קבוצות עיקריות, בהתבסס על המרכיבים מהם הם עשויים ומורכבותם: מיקוד מבוסס אפטמר, מיקוד מבוסס ליגנד ומיקוד מבוסס נוגדנים. Aptamers הם גדילים קצרים מסונתזים כימית של DNA או RNA-oligonucleotides המקופלים למבנים דו ותלת ממדיים, מה שהופך אותם מסוגלים להתמקד אנטיגן מסוים, לרוב חלבונים56. מיקוד מבוסס ליגנד כולל פפטידים ושרשראות חומצות אמינו קצרות57. מיקוד מבוסס נוגדנים כרוך בשימוש בנוגדן שלם, או במקטעי נוגדנים, כגון מקטעים משתנים בעלי שרשרת אחת או מקטעים קושרי אנטיגן51. לשימוש בשיטה זו יש יתרון בכך שיש לו שני אתרי קשירה בעלי זיקה גבוהה לאנטיגן המטרה הספציפי שלו, מה שמקנה לו סלקטיביות גבוהה ביותר58. אתרי הקשירה מקבילים למנעול והאנטיגן למפתח58.
בעבודה זו, NWs בשימוש יוצרו על ידי אלקטרודפוזיציה על ממברנות תחמוצת אלומיניום, שיטה שתוארה בפירוט בפרסום קודם59. ההתמקדות כאן היא בשחרור NW אלה של תחמוצת ברזל-ברזל (קליפת הליבה) מהממברנות ותפקודם הביולוגי עם נוגדנים ספציפיים כדי לספק יכולת מיקוד. הנוגדנים אינם יכולים להיקשר ישירות לתחמוצת הברזל-ברזל NWs ודורשים מקשר. ציפוי ה-NWs ב-APTES מספק קבוצות אמין חופשיות, מה שמאפשר את ההתקשרות הקוולנטית דרך קבוצת הקרבוקסיל על הנוגדנים (איור 1). היתרון של ציפוי APTES הוא היכולת שלו לעבוד הן עבור חומרים מגנטיים21 והן עבור חומרים לא מגנטיים60 , כגון ברזל/זהב או ניקל/זהב NWs45. ניתן להשתמש בכל שלבי הציפוי והביו-פונקציונליזציה המוסברים בפרוטוקול זה עם כל ננו-חומר של תחמוצת ברזל/ברזל, באופן כללי. NW של תחמוצת ברזל / ברזל שימשו כאן כדוגמה. התוצאות מראות כי NWs פונקציונלי נוגדנים יש אנטיגניות גבוהה קולטנים פני התא ספציפיים, אשר יכול לשמש עבור יישומים שונים. דוגמאות כוללות הפרדת תאים, אספקת תרופות, טיפול ספציפי בתאים סרטניים באמצעות טיפולים פוטותרמיים ו / או מגנטו-מכניים.
Protocol
Representative Results
Discussion
כמו בכל שיטת ייצור וציפוי ננו-חומרים, נדרשת איכות גבוהה של הפתרונות המשמשים. ניתן לעשות שימוש חוזר בפתרונות השחרור (1 M NaOH) והפונקציונליות (MES) מספר פעמים. עם זאת, בדיקת ערך ה- pH שלהם לפני תחילת תהליך חדש חשובה מאוד. בשלב השחרור, שטיפת NWs עם NaOH צריך להתבצע לפחות ארבע פעמים. ככל שהכביסה טובה יותר, כך יציבות ה-NW טובה יותר ופחות הם מצטברים. שכבת התחמוצת משפרת את יציבות ה-NWs בעת טבילה באתנול או במים63.
הקוטר והאורך של ה-NW הושפעו לאחר שציפויים אותם ב-APTES ובנוגדנים. כאן, הקוטר גדל מ 41.5 ננומטר ל 70 ננומטר, ואת האורך ירד מ 2.5 מיקרומטר ל 1.6 מיקרומטר, בשל שלבי סוניקציה לשבור NWs. לכן, חיוני לאפיין את המורפולוגיה של NWs לאחר שלב biofunctionalization.
החיבור של הנוגדנים ל- NWs מסתמך על האינטראקציה הקוולנטית בין קבוצת האמין (על APTES) לבין קבוצת הקרבוקסיל (על הנוגדן). לכן, אישור נוכחותו של ציפוי APTES הוא צעד חשוב, שעבורו השתמשנו במיפוי EELS. שיטת הציפוי בטוחה ופשוטה. זה לא צריך טמפרטורות גבוהות או זמני דגירה ארוכים. כמו כן, ציפוי APTES פועל כמקשר כדי לאפשר התקשרות קוולנטית של נוגדנים או חלבונים אחרים שיש להם קבוצת קרבוקסיל.
במקרה של תפקוד ביולוגי של NWs עם נוגדן, האנטיגניות של אתרי הקישור של הנוגדנים לאחר תהליך biofunctionalization יכול להיות מושפע. ניתן להשתמש בשיטת IP ו- WB כדי לחקור בעיה זו. שימוש בשיטת הביו-פונקציונליזציה המוזכרת בפרוטוקול זה יאפשר לנוגדנים להיקשר ל-NWs עם אנטיגניות גבוהה לקולטן תא מסוים. יתר על כן, תפקוד ביולוגי של NWs עם נוגדנים הוסיף את היכולת לכוון את התאים עם קולטן של עניין, CD44 כאן. זה אושר על ידי מיקרוסקופ קונפוקלי. למרות שהתאימות הביולוגית של NWs לא מצופים הייתה גבוהה (>95%), הוספת ציפוי APTES או נוגדנים ל- NWs שיפרה את התאימות הביולוגית שלהם ב- 100%.
יתר על כן, פרוטוקול הציפוי והביו-פונקציונליזציה יעיל, חסכוני וניתן לשחזור. זה צריך להיות ישים לכל ננו-חומר תחמוצת ברזל אחר, שבו ריכוז הציפוי והנוגדנים המחוברים צריך להיות אופטימלי בהתבסס על שטח הפנים והמסה של הננו-חומר. פרוטוקול זה יכול להיעשות בבטחה בתנאי הסביבה במעבדה הכללית. הביו-פונקציונליזציה שיפרה באופן משמעותי את התאימות הביולוגית של הננו-חומר ואת יכולת המיקוד שלו. באופן כללי, NWs הם חומרים מבטיחים ביותר עבור יישומים ננו-רפואיים (כולל טיפולים רב-מודאליים או קומבינטוריים, זיהוי או הנחיה של תאים, וחישה ביולוגית). בשילוב עם ביו-פונקציונליזציה, כפי שמתואר כאן, ניתן להשיג מיקוד תאים ספציפי לשיפור הדיוק והיעילות.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי אוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה (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).
