Nano/Micromotors for Diagnosis and Therapy of Cancer and Infectious Diseases.
bacteria
cancer cell
killing
micromotor
therapy
Journal
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
ISSN: 1521-3765
Titre abrégé: Chemistry
Pays: Germany
ID NLM: 9513783
Informations de publication
Date de publication:
21 Feb 2020
21 Feb 2020
Historique:
received:
30
07
2019
pubmed:
5
11
2019
medline:
20
3
2020
entrez:
5
11
2019
Statut:
ppublish
Résumé
Micromotors are man-made nano/microscale devices capable of transforming energy into mechanical motion. The accessibility and force offered by micromotors hold great promise to solve complex biomedical challenges. This Review highlights current progress and prospects in the use of nano and micromotors for diagnosis and treatment of infectious diseases and cancer. Motion-based sensing and fluorescence switching detection strategies along with therapeutic approaches based on direct cell capture; killing by direct contact or specific drug delivery to the affected site, will be comprehensively covered. Future challenges to translate the potential of nano/micromotors into practical applications will be described in the conclusions.
Identifiants
pubmed: 31682040
doi: 10.1002/chem.201903475
doi:
Substances chimiques
Anti-Infective Agents
0
Antineoplastic Agents
0
Types de publication
Journal Article
Review
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
2309-2326Subventions
Organisme : Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades
ID : RYC-2015-17558
Organisme : Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades
ID : CTQ2017-86441-C2-1-R
Organisme : Comunidad de Madrid
ID : TRANSNANOAVANSENS program (S2018/NMT-4349)
Organisme : Comunidad de Madrid
ID : CM/JIN/2019-007
Organisme : University of Alcala
ID : CCG2018/EXP-018
Informations de copyright
© 2019 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Références
Global Health Estimates 2016: Deaths by Cause, Age, Sex, by Country and by Region, 2000-2016. Geneva, World Health Organization; 2018.
M. N. Alekshun, S. B. Levy, Cell 2007, 128, 1037-1050;
S. Lehtinen, F. Blanquart, N. J. Croucher, P. Turner, M. Lipsitch, C. Fraser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2017, 114, 1075-1080.
L. Rizzello, P. P. Pompa, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 1501-1518.
W. Gao, J. Wang, ACS Nano 2014, 8, 3170-3180;
D. Vilela, U. Cossio, J. Parmar, A. M. Martinez-Villacorta, V. Gomez-Vallejo, J. Liop, S. Sánchez, ACS Nano 2018, 12, 1220-1227;
J. Parmar, D. Vilela, K. Villa, J. Wang, S. Sánchez, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 9317-9331;
B. Jurado-Sánchez, J. Wang, Environ. Sci.: Nano 2018, 5, 1530 ;
E. Karshalev, B. Esteban-Fernandez de Avila, J. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3810-3820.
J. Orozco, B. Jurado-Sánchez, G. Wagner, W. Gao, R. Vazquez-Duhalt, S. Sattayasamitsathit, M. Galarnyk, A. Cortes, D. Saintillan, J. Wang, Langmuir 2014, 30, 5082-5087.
J. Li, B. Esteban-Fernandez de Avila, W. Gao, L. F. Zhang, J. Wang, Sci. Robot. 2017, 2, eaam6431.
W. Gao, S. Sattayasamitsathit, J. Orozco, J. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11862-11864;
Y. Mei, A. A. Solovev, S. Sánchez, O. G. Schmidt, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2109-2119.
D. A. Wilson, R. J. M. Nolte, J. C. M. van Hest, Nat. Chem. 2012, 4, 268-274.
B. Jurado-Sánchez, M. Pacheco, R. Maria-Hormigos, A. Escarpa, Appl. Mater. Today 2017, 9, 407-418.
F. Qiu, S. Fujita, R. Mhanna, L. Zhang, B. R. Simona, B. J. Nelson, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 1666-1671;
V. Garcia-Gradilla, S. Sattayasamitsathit, F. Soto, F. Kuralay, C. Yardimci, D. Wiitala, M. Galarnyk, J. Wang, Small 2014, 10, 4154-4159.
V. Magdanz, S. Sánchez, O. Schmidt, Adv. Mater. 2013, 25, 6581-6588;
Z. Wu, T. Li, J. Li, W. Gao, T. Xu, C. Christianson, W. Gao, M. Galarnyk, Q. He, L. Zhang, J. Wang, ACS Nano 2014, 8, 12041-12048.
M. Guix, C. C. Mayorga-Martinez, A. Merkoci, Chem. Rev. 2014, 114, 6285-6322;
S. Campuzano, B. Esteban-Fernandez de Avila, P. Yanez-Sedeno, J. M. Pingarron, J. Wang, Chem. Sci. 2017, 8, 6750-6763;
B. Esteban-Fernandez de Avila, P. Angsantikul, J. X. Li, W. Gao, L. F. Zhang, J. Wang, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1705640.
L. Soler, V. Magdanz, V. M. Fomin, S. Sánchez, O. G. Schmidt, ACS Nano 2013, 7, 9611-9620;
F. Peng, Y. F. Tu, D. A. Wilson, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 5289-5310;
Z. Wu, J. Troll, H. H. Jeong, Q. Wei, M. Stang, F. Ziemmsen, Z. G. Wang, M. D. Dong, S. Schnichels, T. Qiu, P. Fischer, Sci. Adv. 2018, 4, eaat4388.
M. M. Sánchez, H. Xu, O. G. Schmidt, Ther. Deliv. 2018, 9, 303-316;
W. Gao, B. Esteban-Fernández de Ávila, L. Zhang, J. Wang, Adv. Drug Delivery Rev. 2018, 125, 94-101;
P. Erkoc, I. C. Yasa, H. Ceylan, O. Yasa, Y. Alapan, M. Sitti, Adv. Ther. 2019, 2, 1800064;
L. Sonntag, J. Simmchen, V. Magdanz, Molecules 2019, 24, 3410;
Y. Zhang, K. Yuan, L. Zhang, Adv. Mater. Sci. Technol. 2019, 4, 1800636.
C. B. Raub, C. C. Lee, D. Shibata, C. Taylor, E. Kartalov, Anal. Chem. 2016, 88, 2792-2798.
T. S. Safaei, R. M. Mohamadi, E. H. Sargent, S. O. Kelley, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 14165-14169.
S. Kuss, R. A. S. Couto, R. M. Evans, H. Lavender, C. C. Tang, R. G. Compton, Anal. Chem. 2019, 91, 4317-4322.
T. D. Li, R. Zhang, H. Chen, Z. P. Huang, X. Ye, H. Wang, A. M. Deng, J. L. Kong, Chem. Sci. 2018, 9, 5372-5382.
L. Wu, X. G. Gu, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2963-2997;
F. Tang, D. W. Pang, Z. Chen, J. B. Shao, L. H. Xiong, Y. P. Xiang, Y. Xiong, K. Wu, H. W. Ai, H. Zhang, X. L. Zheng, J. R. Lv, W. Y. Liu, H. B. Hu, H. Mei, Z. Zhang, H. Sun, Y. Xiang, Z. Y. Sun, Nanoscale 2016, 8, 4688-4698.
S. Campuzano, D. Kagan, J. orozco, J. Wang, Analyst 2011, 136, 4621-4630.
M. S. Draz, N. K. Lakshminaraasimulu, S. Krishnakumar, D. Battalapalli, A. Vasan, M. K. Kanakasabapathy, A. Sreeram, S. Kallakuri, P. Thirumalaraju, Y. Li, S. Hua, X. G. Yu, D. R. Kuritzkes, H. Shafiee, ACS Nano 2018, 12, 5709-5718.
M. S. Draz, K. M. Kochehbyoki, A. Vasan, D. Battalapalli, A. Sreeram, M. K. Kanakasabapathy, S. Kallakuri, A. Tsibris, D. R. Kuritzkes, H. Shafiee, Nat. Commun. 2018, 9, 4282.
X. P. Yu, Y. N. Li, J. Wu, H. X. Ju, Anal. Chem. 2014, 86, 4501-4507.
B. Jurado-Sánchez, M. Pacheco, J. Rojo, A. Escarpa, Angew. Chem. 2017, 129, 6957-6961;
M. Pacheco, B. Jurado-Sánchez, A. Escarpa, Anal. Chem. 2018, 90, 2912-2917.
Y. B. Zhang, L. Zhang, L. D. Yang, C. I. Vong, K. F. Chan, W. K. K. Wu, T. N. Y. Kwong, N. W. S. Lo, M. Ip, S. H. Wong, J. J. Y. Sung, P. W. Y. Chiu, L. Zhang, Sci. Adv. 2019, 5, eaau9650.
B. Esteban-Fernández de Avila, A. Martin, F. Soto, M. A. Lopez-Ramirez, S. Campuzano, G. M. Vasquez-Machado, W. W. Gao, L. F. Zhang, J. Wang, ACS Nano 2015, 9, 6756-6764.
J. Orozco, G. Pan, S. Sattayasamitsathit, M. Galarnyk, J. Wang, Analyst 2015, 140, 1421-1427.
S. Campuzano, J. Orozco, D. Kagan, M. Guix, W. Gao, S. Sattayasamitsathit, J. C. Claussen, A. Merkoçi, J. Wang, Nano Lett. 2012, 12, 396-401.
B. Esteban-Fernandez de Avila, P. Angsantikul, D. E. Ramirez-Herrera, F. Soto, H. Teymourian, D. Dehaini, Y. J. Chen, L. F. Zhang, J. Wang, Sci. Robot. 2018, 3, eaat0485.
V. Garcia-Gradilla, J. Orozco, S. Sattayasamitsathit, F. Soto, F. Kuralay, A. Pourazary, A. Katzenberg, W. Gao, Y. F. Shen, J. Wang, ACS Nano 2013, 7, 9232-9240.
S. Balasubramanian, D. Kagan, C. M. J. Hu, S. Campuzano, M. J. L. Castañon, N. Lim, D. Y. Kang, M. Zimmerman, L. F. Zhang, J. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4161-4164;
Angew. Chem. 2011, 123, 4247-4250.
S. S. Banerjee, A. Jalota-Badhwar, K. R. Zope, K. J. Todkar, R. R. Mascarenhas, G. P. Chate, G. V. Khutale, A. Bharde, M. Calderon, J. J. Khandare, Nanoscale 2015, 7, 8684-8688.
S. Xu, H. Wang, C. X. Luan, Y. X. Liu, B. A. Chen, Y. J. Zhao, Biosens. Bioelectron. 2018, 100, 404-410.
Z. Wu, X. K. Lin, Y. J. Wu, T. Y. Si, J. M. Sun, Q. He, ACS Nano 2014, 8, 6097-6105.
Y. Y. Li, Q. H. Lu, H. L. Liu, J. F. Wang, P. C. Zhang, H. G. Liang, L. Jiang, S. T. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 6848-6854;
J. J. Xie, Y. S. Lu, H. Y. Dong, R. L. Zhao, H. N. Chen, W. Y. Shen, P. J. Sinko, Y. W. Zhu, J. C. Wang, J. W. Shao, Y. Gao, F. W. Xie, L. Jia, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 1304-1313;
M. H. Park, E. Reategui, W. Li, S. N. Tessier, K. H. K. Wong, A. E. Jensen, V. Thapar, D. Ting, M. Toner, S. L. Stott, P. T. Hammond, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2741-2749.
J. Bundy, C. Fenselau, Anal. Chem. 1999, 71, 1460-1463;
K. L. Bicker, J. Sun, M. Harrell, Y. Zhang, M. M. Peng, P. R. Thompson, J. J. Lavigne, Chem. Sci. 2012, 3, 1147-1156;
A. L. Furst, M. B. Francis, Chem. Rev. 2019, 119, 700-726.
M. S. Steiner, A. Duerkop, O. S. Wolfbeis, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 4805-4839.
R. Maria-Hormigos, B. Jurado-Sánchez, A. Escarpa, Nanoscale 2017, 9, 6286-6290.
B. Esteban-Fernández de Avila, W. Gao, E. Karshalev, L. Zhang, J. Wang, Acc. Chem. Res. 2018, 51, 1901-1910.
C. M. J. Hu, R. H. Fang, J. Copp, B. T. Luk, L. Zhang, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 336-340.
W. Gao, C. M. J. Hu, R. H. Fang, B. T. Luk, J. Su, L. Zhang, Adv. Mater. 2013, 25, 3549-3553;
J. G. Piao, L. Wang, F. Gao, Y.-Z. You, Y. Xiong, L. Yang, ACS Nano 2014, 8, 10414-10425.
Z. Wu, T. Li, W. Gao, T. Xu, B. Jurado-Sánchez, J. Li, W. Gao, Q. He, L. Zhang, J. Wang, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3881-3887.
J. Li, P. Angsantikul, W. Liu, B. Esteban Fernandez de Avila, X. Chang, E. Sandraz, Y. Liang, S. Zhu, Y. Zhang, C. Chem, W. Gao, L. Zhang, J. Wang, Adv. Mater. 2018, 30, 1704800.
S. Bamrungsap, T. Chen, M. L. Shukoor, Z. Chen, K. Sefah, Y. Chen, W. H. Tan, ACS Nano 2012, 6, 3974-3981;
H. J. Shen, J. Wang, H. Y. Liu, Z. H. Li, F. L. Jiang, F. B. Wang, Q. Yuan, ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 19371-19378.
M. Hoop, Y. Shen, X. Z. Chen, F. Mushtaq, L. M. Iuliano, M. S. Sakar, A. Petruska, M. J. Loessner, B. J. Nelson, S. Pané, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 1063-1069.
D. Vilela, M. M. Stanton, J. Parmar, S. Sánchez, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 22093-22100.
J. Simmchen, A. Baeza, A. Miguel-Lopez, M. M. Stanton, M. Vallet-Regi, D. Ruiz-Molina, S. Sánchez, ChemNanoMat 2017, 3, 65-71.
Y. Ge, M. Liu, L. M. Liu, Y. Y. Sun, H. Zhang, B. Dong, Nano-Micro Lett. 2016, 8, 157-164.
V. V. Singh, B. Jurado-Sánchez, S. Sattayasamitsathit, J. Orozco, J. X. Li, M. Galarnyk, Y. Fedorak, J. Wang, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 2147-2155.
J. Li, V. V. Singh, S. Sattayasamitsathit, J. Orozco, K. Kaufmann, R. F. Dong, W. Gao, B. Jurado-Sánchez, Y. Fedorak, J. Wang, ACS Nano 2014, 8, 11118-11125.
J. Delezuk, D. E. Ramírez-Herrera, B. Esteban Fernandez de Avila, J. Wang, Nanoscale 2017, 9, 2195-2200.
M. Kiristi, V. V. Singh, B. Esteban-Fernandez de Avila, M. Uygun, F. Soto, D. A. Uygun, J. Wang, ACS Nano 2015, 9, 9252-9259.
Y. J. Wu, T. Y. Si, J. X. Shao, Z. G. Wu, Q. He, Nano Res. 2016, 9, 3747-3756.
H. Choi, G. H. Lee, K. S. Kim, S. K. Hahn, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 2338-2346.
S. Eckhardt, P. S. Brunetto, J. Gagnon, M. Priebe, B. Giese, K. M. Fromm, Chem. Rev. 2013, 113, 4708-4754.
J. R. Morones-Ramirez, J. A. Winkler, C. S. Spina, J. J. Collins, Sci. Transl. Med. 2013, 5, 190ra81;
L. Mei, Z. T. Lu, X.G Zhang, C. X. Li, Y. X. Jia, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 15813-15821.
C. Bankier, R. K. Matharu, Y. K. Cheong, G. G. Ren, E. Cloutman-Green, L. Ciric, Sci. Rep. 2019, 9, 16074.
G. Ou, Z. W. Li, D. K. Li, L. Cheng, Z. Liu, H. Wu, Nano Res. 2016, 9, 1236-1243;
W. Guo, F. Wang, D. D. Ding, C. Q. Song, C. S. Guo, S. Q. Liu, Chem. Mater. 2017, 29, 9262-9274;
M. F. Wang, K. R. Deng, W. Lu, X. R. Deng, K. Li, Y. S. Shi, B. B. Ding, Z. Y. Cheng, B. G. Xing, G. Han, Z. Y. Hou, J. Lin, Adv. Mater. 2018, 30, 1706747.
S. J. Jeon, Z. X. Ma, M. Y. Kang, K. N. Galvao, K. C. Jeong, Biomaterials 2016, 110, 71-80;
Z. Feng, X. Liu, L. Tan, Z. Cui, X. Yang, Z. Li, Y. Zheng, K. W. K. Y. Yeung, S. Wu, Small 2018, 14, 1704347.
Y. Zhang, Q. Dang, C. Liu, J. Yan, D. Cha, S. Liang, X. Li, B. Fan, Int. J. Biol. Macromol. 2017, 102, 457-467.
I. Banerjee, R. C. Pangule, R. S. Kane, Adv. Mater. 2011, 23, 690-718;
S. Yuan, D. Wan, B. Liang, S. O. Pehkonen, Y. P. Ting, K. G. Neoh, E. T. Kang, Langmuir 2011, 27, 2761-2774;
B. Thallinger, E. N. Prasetyo, G. S. Nyanhongo, G. M. Guebitz, Biotechnol. J. 2013, 8, 97-109.
A. A. Solovev, W. Xi, D. H. Gracias, S. M. Harazim, C. Deneke, S. Sanchez, O. G. Schmidt, ACS Nano 2012, 6, 1751-1756;
S. K. Srivastava, M. M. Sánchez, B. Koch, O. G. Schmidt, Adv. Mater. 2016, 28, 832-837.
B. Esteban Fernandez de Avila, P. Angsantikul, J. Li, M. A. Lopez-Ramirez, D. E. Ramírez-Herrera, S. Thamphiwatana, C. R. Chen, J. Delezuk, R. Samakapiruk, V. Ramez, M. Obonyo, L. F. Zhang, J. Wang, Nat. Commun. 2017, 8, 272.
M. M. Stanton, B. W. Park, D. Vilela, K. Bente, D. Faivre, M. Sitti, S. Sanchez, ACS Nano 2017, 11, 9968-9978.
B. Esteban-Fernández de Avila, D. E. Ramírez-Herrera, S. Campuzano, P. Angsantikul, L. F. Zhang, J. Wang, ACS Nano 2017, 11, 5367-5374.
Z. Wu, X. K. Lin, X. Zou, J. M. Sun, Q. He, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 250-255.
Y. F. Tu, F. Peng, P. B. White, D. A. Wilson, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6368-6371;
Angew. Chem. 2007, 119, 6486-6490.
Y. F. Tu, F. Peng, A. A. M. Andre, Y. J. Men, M. Srinivas, D. A. Wilson, ACS Nano 2017, 11, 1957-1963.
O. Felfoul, M. Mohammadi, S. Taherkhani, D. Lanauze, Y. Z. Xu, D. Loghin, S. Essa, S. Jancik, D. Houle, M. Lafleur, L. Gaboury, M. Tabrizian, N. Kaou, M. Atkin, T. Vuong, G. Batist, N. Beauchemin, D. Radzioch, S. Martel, Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 941-947.
H. F. Xu, M. Medina-Sanchez, V. Magdanz, L. Schwarz, F. Hebenstreit, O. G. Schmidt, ACS Nano 2018, 12, 327-337.
Z. Wu, Y. J. Wu, W. P. He, X. K. Lin, J. M. Sun, Q. He, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 7000-7003;
Angew. Chem. 2013, 125, 7138-7141.
T. Bhuyan, A. K. Singh, D. Dutta, A. Unal, S. S. Ghosh, D. Bandyopadhyay, ACS Biomater. Sci. Eng. 2017, 3, 1627-1640.
Y. Bae, S. Fukushima, A. Harada, K. Kataoka, Andew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4640-4643;
M. Kanamala, W. R. Wilson, M. Yang, B. D. Plamer, Z. M. Wu, Biomaterials 2016, 85, 152-167.
J. Li, P. Angsantikul, W. J. Liu, B. Esteban-Fernandez de Avila, S. Thamphiwatana, M. L. Xu, E. Sandraz, X. L. Wang, J. Delezuk, W. W. Gao, L. F. Zhang, J. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2156-2161;
Angew. Chem. 2017, 129, 2188-2193.
F. Xiao, S. Naficy, G. Gasillas, M. H. Khan, T. Katkus, L. Jiang, H. K. Liu, H. J. Li, Z. G. Huang, Adv. Mater. 2015, 27, 7196-7203;
V. Delplace, J. Nicolas, Nat. Chem. 2015, 7, 771-784;
M. L. Wei, Y. F. Gao, X. Li, M. J. Serpe, Polym. Chem. 2017, 8, 127-143.
Y. L. Liang, Y. B. Xu, W. Ye, D. H. Yao, Y. H. Chen, C. Y. Wang, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 16838-16843.
M. Huo, J. Y. Yuan, L. Tao, Y. Wei, Polym. Chem. 2014, 5, 1519-1528;
X. D. Xu, P. E. Saw, W. Tao, Y. J. Li, X. Y. Li, S. Bhasin, Y. L. Liu, D. Ayyash, J. Rasmussen, M. Huo, J. J. Shi, O. C. Farokhzad, Adv. Mater. 2017, 29, 1700141;
X. Y. Zhang, L. Han, M. Y. Liu, K. Wang, L. Tao, Q. Wan, Y. Wei, Mater. Chem. Front. 2017, 1, 807-822.
P. Zhao, D. W. Li, F. Yang, Y. Z. Ma, T. T. Wang, S. Duan, H. Shen, Q. Cai, D. C. Wu, X. P. Yang, S. G. Wang, J. Mater. Chem. B 2015, 3, 6885-6896;
H. Yan, Y. F. Hou, P. F. Niu, K. Zhang, T. Shoji, Y. Tsuboi, F. Y. Yao, L. M. Zhao, J. B. Chang, J. Mater. Chem. B 2015, 3, 3677-3680;
C. Fornaguera, N. F. Gracia, G. Caldero, M. J. G. Celma, C. Solans, Nanoscale 2017, 9, 12076-12084.
J. X. Shao, M. J. Xuan, H. Y. Zhang, X. K. Lin, Z. G. Wu, Q. He, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12935-12939;
Angew. Chem. 2017, 129, 13115-13119.
Z. Wu, B. Esteban-Fernandez de Avila, A. Martin, C. Christianson, W. W. Gao, S. K. Thamphiwatana, A. Escarpa, Q. He, L. F. Zhang, J. Wang, Nanoscale 2015, 7, 13680-13686.
M. Medina-Sánchez, O. G. Schmidt, Nature 2017, 545, 406-408.
Z. Wu, L. Li, Y. Yang, P. Hu, Y. Li, S. Y. Yang, L. V. Wang, W. Gao, Sci. Rob. 2013, 4, eaax0613;
A. Aziz, M. M. Sánchez, J. Claussen, O. G. Schmidt, Nano Lett. 2019, 19, 6612-6620.