注册
ISSN 1000-6818CN 11-1892/O6CODEN WHXUEU
物理化学学报 >> 2017,Vol.33>> Issue(5)>> 903-917     doi: 10.3866/PKU.WHXB201702091         English Abstract
可释放一氧化氮纳米材料的研究进展
向慧静1,2, 刘劲刚2, 赵彦利1
1 南洋理工大学数理科学学院化学与化学生物系, 新加坡 637371;
2 华东理工大学化学与分子工程学院, 先进材料教育部重点实验室, 上海 200237
Full text: PDF (1495KB) 输出: BibTeX | EndNote (RIS)

一氧化氮(NO)是一种内源性双原子分子,在许多生理学和病理学过程中起了关键的调节作用,包括血管平滑肌松弛、免疫反应、神经传递、呼吸作用、细胞凋亡等。NO的生理调节作用在很大程度上依赖于NO释放的位置、时间以及剂量。开发出能够储存NO并且在指定的地点和时间释放需求量的NO的纳米运输平台是非常重要的研究课题。此篇综述,主要介绍近期我们课题组和其他研究人员在NO控制释放以及生物学应用的研究进展。本文首先概述了几类具有应用前景的外源性NO供体,如偶氮二醇烯、亚硝基硫醇、硝基苯和金属亚硝酰化合物。然后,重点讨论了结合NO供体和纳米平台在控制释放NO和生物医学的潜在应用。



关键词: 控制释放   纳米医学   一氧化氮   NO运输平台   NO供体  
收稿日期 2016-12-01 修回日期 2017-02-03 网出版日期 2017-02-09
通讯作者: 刘劲刚, 赵彦利 Email: liujingang@ecust.edu.cn;zhaoyanli@ntu.edu.sg

基金资助: 新加坡学术研究基金(RG112/15),南洋理工大学-西北大学纳米医学联合研究所及中国国家自然科学基金(21571062)资助项目

引用文本: 向慧静, 刘劲刚, 赵彦利. 可释放一氧化氮纳米材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2017,33(5): 903-917.
XIANG Hui-Jing, LIU Jin-Gang, ZHAO Yanli. Recent Research Advancements in NO-Releasing Nanomaterials[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(5): 903-917.    doi: 10.3866/PKU.WHXB201702091

(1) Ignarro, L. J. Nitric Oxide: Biology and Pathobiology; Academic Press: San Diego, CA, 2000.
(2) Butler, A. R.; Nicholson, R. Life, Death and Nitric Oxide;Royal Society of Chemistry: Cambridge, 2003.
(3) Mann, B. E.; Motterlinib, R. Chem. Commun. 2007, 4197.doi: 10.1039/B704873D
(4) Fajardo, A. M.; Piazza, G. A.; Tinsley, H. N. Cancers 2014, 6, 436. doi: 10.3390/cancers6010436
(5) Garthwaite, J. Trends Neurosci. 1991, 14, 60. doi: 10.1016/0166-2236(93)90109-Y
(6) Xiang, H. J.; Guo, M.; Liu, J. G. Eur. J. Inorg. Chem. 2017, 1586. doi: 10.1002/ejic.201601135
(7) Feil, R.; Harper, K. B. EMBO Rep. 2006, 7, 149. doi: 10.1038/sj.embor.7400627
(8) Friebe, A.; Koesling, D. Circ. Res. 2003, 93, 96. doi: 10.1161/01.RES.0000082524.34487.31
(9) Sehemy, A. E.; Postovita, L. M.; Fu, Y. X. Nitric Oxide 2016, 54, 30. doi: 10.1016/j.niox.2016.02.002
(10) Wang, P. G.; Xian, M.; Tang, X.; Wu, X.; Wen, Z.; Cai, T.; Janczuk, A. J. Chem. Rev. 2002, 102, 1091. doi: 10.1021/cr000040l
(11) Ostrowski, A. D.; Ford, P. C. Dalton Trans. 2009, 10660.doi: 10.1039/B912898K
(12) Ford, P. C. Nitric Oxide 2013, 34, 56. doi: 10.1016/j.niox.2013.02.001
(13) Ford, P. C. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 190. doi: 10.1021/ar700128y
(14) Fry, N. L.; Wei, J.; Mascharak, P. K. Inorg. Chem. 2011, 50, 9045. doi: 10.1021/ic201242d
(15) Fry, N. L.; Mascharak, P. K. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 289.doi: 10.1021/ar100155t
(16) Rose, M. J.; Mascharak, P. K. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 2093. doi: 10.1016/j.ccr.2007.11.011
(17) Rose, M. J.; Mascharak, P. K. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 238. doi: 10.1016/j.cbpa.2008.02.009
(18) Sortino, S. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 2903. doi: 10.1039/B908663N
(19) Sortino, S. J. Mater. Chem. 2012, 22, 301. doi: 10.1039/C1JM13288A
(20) Kim, J.; Saravanakumar, G.; Choi, H.W.; Park, D.; Kim, W. J.J. Mater. Chem. B 2014, 2, 341. doi: 10.1039/C3TB21259A
(21) Nichols, S. P.; Storm, W. L.; Koh, A.; Schoenfisch, M. H. Adv.Drug Deliv. Rev. 2012, 64, 1177. doi: 10.1016/j.addr.2012.03.002
(22) Naghavi, N.; de Mel, A.; Alavijeh, O. S.; Cousins, B. G.; Seifalian, A. M. Small 2013, 9, 22. doi: 10.1002/smll.201200458
(23) Jen, M. C.; Serrano, M. C.; van Lith, R.; Ameer, G. A. Adv.Funct. Mater. 2012, 22, 239. doi: 10.1002/adfm.201101707
(24) Kim, J.; Lee, Y.; Singha, K.; Kim, H.W.; Shin, J. H.; Jo, S.; Han, D. K.; Kim, W. J. Bioconjugate Chem. 2011, 22, 1031.doi: 10.1021/bc100405c
(25) Reynolds, M. M.; Frost, M. C.; Meyerhoff, M. E. Free RadicalBiol. Med. 2004, 37, 926. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2004.06.019
(26) Friedman, A.; Friedman, J. Expert Opin. Drug Delivery 2009, 6, 1113. doi: 10.1517/17425240903196743
(27) Barraud, N.; Kardak, B. G.; Yepuri, N. R.; Howlin, R. P.; Webb, J. S.; Faust, S. N.; Kjelleberg, S.; Rice, S. A.; Kelso, M.J. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9057. doi: 10.1002/anie.201202414
(28) Sharma, K.; Iyer, A.; Sengupta, K.; Chakrapani, H. Org. Lett. 2013, 15, 2636. doi: 10.1021/ol400884v
(29) Dharmaraja, A. T.; Ravikumar, G.; Chakrapani, H. Org. Lett. 2014, 16, 2610. doi: 10.1021/ol5010643
(30) Gao, J.; Zheng, W.; Zhang, J.; Guan, D.; Yang, Z.; Kongab, D.; Zhao, Q. Chem. Commun. 2013, 49, 9173. doi: 10.1039/C3CC45666H
(31) Riccio, D. A.; Schoenfisch, M. H. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3731. doi: 10.1039/C2CS15272J
(32) Ratanatawanate, C.; Chyao, A.; Balkus, K. J., Jr. J. Am. Chem.Soc. 2011, 133, 3492. doi: 10.1021/ja109328a
(33) Harding, J. L.; Reynolds, M. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3330. doi: 10.1021/ja210771m
(34) Tan, L.; Wan, A.; Li, H. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 11163. doi: 10.1021/am4034153
(35) Fukuhara, K.; Kurihara, M.; Miyata, N. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8662. doi: 10.1021/ja0109038
(36) Suzuki, T.; Nagae, O.; Kato, Y.; Nakagawa, H.; Fukuhara, K.; Miyata, N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11720. doi: 10.1021/ja0512024
(37) Hishikawa, K.; Nakagawa, H.; Furuta, T.; Fukuhara, K.; Tsumoto, H.; Suzuki, T.; Miyata, N. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7488. doi: 10.1021/ja8093668
(38) Ieda, N.; Nakagawa, H.; Peng, T.; Yang, D.; Suzuki, T.; Miyata, N. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2563. doi: 10.1021/ja206744z
(39) Ieda, N.; Hotta, Y.; Miyata, N.; Kimura, K.; Nakagawa, H.J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7085. doi: 10.1021/ja5020053
(40) Kitamura, K.; Kawaguchi, M.; Ieda, N.; Miyata, N.; Nakagawa, H. ACS Chem. Biol. 2016, 11, 1271. doi: 10.1021/acschembio.5b00962
(41) Rose, M. J.; Fry, N. L.; Marlow, R.; Hinck, L.; Mascharak, P.K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8834. doi: 10.1021/ja801823f
(42) Fry, N. L.; Heilman, B. J.; Mascharak, P. K. Inorg. Chem. 2011, 50, 317. doi: 10.1021/ic1019873
(43) Xiang, H. J.; An, L.; Tang, W.W.; Yang, S. P.; Liu, J. G. Chem.Commun. 2015, 51, 2555. doi: 10.1039/C4CC09869B
(44) Xiang, H. J.; Deng, Q.; An, L.; Guo, M.; Yang, S. P.; Liu, J. G.Chem. Commun. 2016, 52, 148. doi: 10.1039/C5CC07006F
(45) Xiang, H. J.; Guo, M.; An, L.; Yang, S. P.; Zhang, Q. L.; Liu, J. G. J. Mater. Chem. B 2016, 4, 4667. doi: 10.1039/C6TB00730A
(46) Goyan, R. L.; Cramb, D. T. Photochem. Photobiol. 2000, 72, 821. doi: 10.1562/0031-8655(2000)0720821NITPEO2.0.CO2
(47) Wecksler, S.; Mikhailovsky, A.; Ford, P. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13566. doi: 10.1021/ja045710+
(48) Conrado, C. L.; Wecksler, S.; Egler, C.; Magde, D.; Ford, P. C.Inorg. Chem. 2004, 43, 5543. doi: 10.1021/ic049459a
(49) Wecksler, S. R.; Mikhailovsky, A.; Korystov, D.; Ford, P. C.J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3831. doi: 10.1021/ja057977u
(50) Saraiva, J.; M.-Oliveira, S. S.; Cicillini, S. A.; Eloy, J. O.; Marchetti, J. M. J. Drug Delivery 2011, 2011, 936438.doi: 10.1155/2011/936438
(51) Sharma, A.; Sharma, U. S. Int. J. Pharm. 1997, 154, 123.doi: 10.1016/S0378-5173(97)00135-X
(52) Lian, T.; Ho, R. J. J. Pharm. Sci. 2001, 90, 667. doi: 10.1002/jps.1023
(53) Malam, Y.; Loizidou, M.; Seifalian, A. M. Trends Pharmacol.Sci. 2009, 30, 592. doi: 10.1016/j.tips.2009.08.004
(54) Tai, L. A.; Wang, Y. C.; Yang, C. S. Nitric Oxide 2010, 23, 60.doi: 10.1016/j.niox.2010.04.003
(55) Ostrowski, A. D.; Lin, B. F.; Tirrell, M. V.; Ford, P. C. Mol.Pharmaceutics 2012, 9, 2950. doi: 10.1021/mp300139y
(56) Suchyta, D. J.; Schoenfisch, M. H. Mol. Pharmaceutics 2015, 12, 3569. doi: 10.1021/acs.molpharmaceut.5b00248
(57) Nakanishi, K.; Koshiyama, T.; Iba, S.; Ohba, M. Dalton Trans. 2015, 44, 14200. doi: 10.1039/C5DT02352A
(58) Rahman, A.; Padavettan, V. J. Nanomater. 2012, 2012, 132424.doi: 10.1155/2012/132424
(59) Roy, I.; Ohulchanskyy, T. Y.; Pudavar, H. E.; Bergey, E. J.; Oseroff, A. R.; Morgan, J.; Dougherty, T. J.; Prasad, P. N.J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7860. doi: 10.1021/ja0343095
(60) Xu, Z. P.; Zeng, Q. H.; Lu, G. Q.; Yu, A. B. Chem. Eng. Sci. 2006, 61, 1027. doi: 10.1016/j.ces.2005.06.019
(61) Rim, H. P.; Min, K. H.; Lee, H. J.; Jeong, S. Y.; Lee, S. C.Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 8853. doi: 10.1002/anie.201101536
(62) Bagwe, R. P.; Yang, C.; Hilliard, L. R.; Tan, W. Langmuir 2004, 20, 8336. doi: 10.1021/la049137j
(63) Swihart, M. T. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2003, 8, 127.doi: 10.1016/S1359-0294(03)00007-4
(64) Barbe, C.; Bartlett, J.; Kong, L. G.; Finnie, K.; Lin, H. Q.; Larkin, M.; Calleja, S.; Bush, A.; Calleja, G. Adv. Mater. 2004, 16, 1959. doi: 10.1002/adma.200400771
(65) Park, C.; Oh, K.; Lee, S. C.; Kim, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1455. doi: 10.1002/anie.200603404
(66) Zhang, H.; Annich, G. M.; Miskulin, J.; Stankiewicz, K.; Osterholzer, K.; Merz, S. I.; Bartlett, R. H.; Meyerhoff, M. E.J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5015. doi: 10.1021/ja0291538
(67) Carpenter, A.W.; Slomberg, D. L.; Rao, K. S.; Schoenfisch, M.H. ACS Nano, 2011, 5, 7235. doi: 10.1021/nn202054f
(68) Shin, J. H.; Metzger, S. K.; Schoenfisch, M. H. J. Am. Chem.Soc. 2007, 129, 4612. doi: 10.1021/ja0674338
(69) Carpenter, A.W.; Worley, B. V.; Slomberg, D. L.; Schoenfisch, M. H. Biomacromolecules 2012, 13, 3334. doi: 10.1021/bm301108x
(70) Rahmat, N.; Abdullah, A. Z.; Mohamed, A. R. A. J. Appl. Sci. 2010, 7, 1579. doi: 10.3844/ajassp.2010.1579.1586
(71) Li, Z.; Barnes, J. C.; Bosoy, A.; Stoddart, J. F.; Zink, J. I.Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2590. doi: 10.1039/C1CS15246G
(72) Lu, Y.; Slomberg, D. L.; Sun, B.; Schoenfisch, M. H. Small 2013, 9, 2189. doi: 10.1002/smll.201201798
(73) Carpenter, A.W.; Reighard, K. P.; Saavedra, J. E.; Schoenfisch, M. H. Biomater. Sci. 2013, 1, 456. doi: 10.1039/C3BM00153A
(74) Choi, H.W.; Kim, J.; Kim, J.; Kim, Y.; Song, H. B.; Kim, J.H.; Kim, K.; Kim, W. J. ACS Nano 2016, 10, 4199.doi: 10.1021/acsnano.5b07483
(75) Heilman, B. J.; St John, J.; Oliver, S. R.; Mascharak, P. K.J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11573. doi: 10.1021/ja3022736
(76) Frost, M. C.; Meyerhoff, M. E. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2005, 72, 409. doi: 10.1002/jbm.a.30275
(77) Riccio, D. A.; Nugent, J. L.; Schoenfisch, M. H. Chem. Mater. 2011, 23, 1727. doi: 10.1021/cm102510q
(78) Nam, J.; Won, N.; Bang, J.; Jin, H.; Park, J.; Jung, S.; Park, Y.; Kim, S. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, 622. doi: 10.1016/j.addr.2012.08.015
(79) Wang, L. S.; Chuang, M. C.; Ho, J. A. Int. J. Nanomed. 2012, 7, 4679. doi: 10.2147/IJN.S33065
(80) Pinaud, F.; Michalet, X.; Bentolila, L. A.; Tsay, J. M.; Doose, S.; Li, J. J.; Iyer, G.; Weiss, S. Biomaterials 2006, 27, 1679.doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.11.018
(81) Zrazhevskiy, P.; Sena, M.; Gao, X. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4326. doi: 10.1039/B915139G
(82) Bera, D.; Qian, L.; Tseng, T. K.; Holloway, P. H. Materials 2010, 3, 2260. doi: 10.3390/ma3042260
(83) Neuman, D.; Ostrowski, A. D.; Absalonson, R. O.; Strouse, G.F.; Ford, P. C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4146. doi: 10.1021/ja070490w
(84) Neuman, D., Ostrowski, A. D.; Mikhailovsky, A. A.; Absalonson, R. O.; Strouse, G. F.; Ford, P. C. J. Am. Chem.Soc. 2008, 130, 168. doi: 10.1021/ja074164s
(85) Burks, P. T.; Ostrowski, A. D.; Mikhailovsky, A. A.; Chan, E.M.; Wagenknecht, P. S.; Ford, P. C. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13266. doi: 10.1021/ja300771w
(86) Tan, L.; Wan, A.; Zhu, X.; Li, H. Chem. Commun. 2014, 50, 5725. doi: 10.1039/C4CC01126K
(87) Zhao, L.; Peng, J.; Huang, Q.; Li, C.; Chen, M.; Sun, Y.; Lin, Q.; Zhu, L.; Li, F. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 363.doi: 10.1002/adfm.201302133
(88) Gu, Z.; Yan, L.; Tian, G.; Li, S.; Chai, Z.; Zhao, Y. Adv. Mater. 2013, 25, 3758. doi: 10.1002/adma.201301197
(89) Garcia, J. V.; Yang, J.; Shen, D.; Yao, C.; Li, X.; Wang, R.; Stucky, G. D.; Zhao, D.; Ford, P. C.; Zhang, F. Small 2012, 8, 3800. doi: 10.1002/smll.201201213
(90) Burks, P. T.; Garcia, J. V.; GonzalezIrias, R.; Tillman, J. T.; Niu, M.; Mikhailovsky, A. A.; Zhang, J.; Zhang, F.; Ford, P. C.J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18145. doi: 10.1021/ja408516w
(91) Dong, K.; Ju, E.; Gao, N.; Wang, Z.; Ren, J.; Qu, X. Chem.Commun. 2016, 52, 5312. doi: 10.1039/C6CC00774K
(92) Fan, W.; Bu, W.; Zhang, Z.; Shen, B.; Zhang, H.; He, Q.; Ni, D.; Cui, Z.; Zhao, K.; Bu, J.; Du, J.; Liu, J.; Shi, J. Angew.Chem. Int. Ed. 2015, 127, 14026. doi: 10.1002/anie.201504536
(93) Zhang, X.; Tian, G.; Yin, W.; Wang, L.; Zheng, X.; Yan, L.; Li, J.; Su, H.; Chen, C.; Gu, Z.; Zhao, Y. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3049. doi: 10.1002/adfm.201404402
(94) Pang, C. L.; Lindsay, R.; Thornton, G. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2328. doi: 10.1039/B719085A
(95) Dohnalek, Z.; Lyubinetsky, I.; Rousseau, R. Prog. Surf. Sci. 2010, 85, 161. doi: 10.1016/j.progsurf.2010.03.001
(96) Feng, X.; Zhu, K.; Frank, A. J.; Grimes, C. A.; Mallouk, T. E.Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2727. doi: 10.1002/anie.201108076
(97) Yin, Z. F.; Wu, L.; Yang, H. G.; Su, Y. H. Phys. Chem. Chem.Phys. 2013, 15, 4844. doi: 10.1039/C3CP43938K
(98) Huang, P.; Lin, J.; Wang, X.; Wang, Z.; Zhang, C.; He, M.; Wang, K.; Chen, F.; Li, Z.; Shen, G.; Cui, D.; Chen, X. Adv.Mater. 2012, 24, 5104. doi: 10.1002/adma.201200650
(99) Wang, X.; Cao, L.; Yang, S. T.; Lu, F.; Meziani, M. J.; Tian, L.; Sun, K.W.; Bloodgood, M. A.; Sun, Y. P. Angew. Chem. Int.Ed. 2010, 49, 5310. doi: 10.1002/anie.201000982
(100) Yang, X. D.; Xiang, H. J.; An, L.; Yang, S. P.; Liu, J. G. New J.Chem. 2015, 39, 800. doi: 10.1039/C4NJ01758G
(101) Xu, J.; Zeng, F.; Wu, H.; Hu, C.; Yu, C.; Wu, S. Small 2014, 10, 3750. doi: 10.1002/smll.201400437
(102) Fowley, C.; McHale, A. P.; McCaughan, B.; Fraix, A.; Sortino, S.; Callan, J. F. Chem. Commun. 2015, 51, 81. doi: 10.1039/C4CC07827F
(103) Deng, Q.; Xiang, H. J.; Tang, W.W.; An, L.; Yang, S. P.; Zhang, Q. L.; Liu, J. G. J. Inorg. Biochem. 2016, 165, 152. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2016.06.011
(104) Zhang, H.; Gruner, G.; Zhao, Y. J. Mater. Chem. B 2013, 1, 2542. doi: 10.1039/C3TB20405G
(105) Mao, H. Y.; Laurent, S.; Chen, W.; Akhavan, O.; Imani, M.; Ashkarran, A.; Mahmoudi, M. Chem. Rev. 2013, 113, 3407.doi: 10.1021/cr300335p
(106) Liu, J.; Cui, L.; Losic, D. Acta Biomater. 2013, 9, 9243.doi: 10.1016/j.actbio.2013.08.016
(107) Fan, J.; He, N.; He, Q.; Liu, Y.; Ma, Y.; Fu, X.; Liu, Y.; Huang, P.; Chen, X. Nanoscale 2015, 7, 20055. doi: 10.1039/C5NR06630A
(108) Marino, N.; Petralia, S.; Lloret, M. P.; Mosinger, J.; Conoci, S.; Sortino, S. J. Mater. Chem. B 2016, 4, 5825. doi: 10.1039/C6TB01599A

版权所有 © 2006-2016 物理化学学报编辑部
地址:北京大学化学学院 邮政编码:100871
服务热线:(010)62751724 传真:(010)62756388 Email:whxb@pku.edu.cn
^ Top