Ultrafast Directional Janus Pt-Mesoporous Silica Nanomotors for Smart Drug Delivery.
Por:
Díez P, Lucena-Sánchez E, Escudero A, Llopis-Lorente A, Villalonga R and Martínez-Máñez R
Publicada:
23 mar 2021
Ahead of Print:
1 mar 2021
Resumen:
Development of bioinspired nanomachines with an efficient propulsion and cargo-towing has attracted much attention in the last years due to their potential biosensing, diagnostics, and therapeutics applications. In this context, self-propelled synthetic nanomotors are promising carriers for intelligent and controlled release of therapeutic payloads. However, the implementation of this technology in real biomedical applications is still facing several challenges. Herein, we report the design, synthesis, and characterization of innovative multifunctional gated platinum-mesoporous silica nanomotors constituted of a propelling element (platinum nanodendrite face), a drug-loaded nanocontainer (mesoporous silica nanoparticle face), and a disulfide-containing oligo(ethylene glycol) chain (S-S-PEG) as a gating system. These Janus-type nanomotors present an ultrafast self-propelled motion due to the catalytic decomposition of low concentrations of hydrogen peroxide. Likewise, nanomotors exhibit a directional movement, which drives the engines toward biological targets, THP-1 cancer cells, as demonstrated using a microchip device that mimics penetration from capillary to postcapillary vessels. This fast and directional displacement facilitates the rapid cellular internalization and the on-demand specific release of a cytotoxic drug into the cytosol, due to the reduction of the disulfide bonds of the capping ensemble by intracellular glutathione levels. In the microchip device and in the absence of fuel, nanomotors are neither able to move directionally nor reach cancer cells and deliver their cargo, revealing that the fuel is required to get into inaccessible areas and to enhance nanoparticle internalization and drug release. Our proposed nanosystem shows many of the suitable characteristics for ideal biomedical destined nanomotors, such as rapid autonomous motion, versatility, and stimuli-responsive controlled drug release.
Filiaciones:
:
Instituto Interuniversitario de Investigacio'n de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnolo'gico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain
Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigacio'n en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigacio'n Príncipe Felipe, 46012 València, Spain
CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
:
Instituto Interuniversitario de Investigacio'n de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnolo'gico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain
Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigacio'n en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigacio'n Príncipe Felipe, 46012 València, Spain
CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
:
Instituto Interuniversitario de Investigacio'n de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnolo'gico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain
Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigacio'n en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigacio'n Príncipe Felipe, 46012 València, Spain
CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
Llopis-Lorente A:
Instituto Interuniversitario de Investigacio'n de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnolo'gico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain
Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigacio'n en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigacio'n Príncipe Felipe, 46012 València, Spain
CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
Villalonga R:
Nanosensors & Nanomachines Group, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Complutense University of Madrid, 28040 Madrid, Spain
:
Instituto Interuniversitario de Investigacio'n de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnolo'gico (IDM), Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Spain, Camino de Vera s/n, 46022 València, Spain
Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigacio'n en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Valencia, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigacio'n Príncipe Felipe, 46012 València, Spain
Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, 46026 València, Spain
CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 28029 Madrid, Spain
Green Published
|