journal article·2019-09-24Open access

Optimizing PEGylation of TiO2 Nanocrystals through a Combined Experimental and Computational Study

Daniele Selli, Massimo Tawfilas, Michele Mauri, Roberto Simonutti, Cristiana Di Valentin

Chemistry of Materials· Volume 31· Issue 18

Abstract

PEGylation of metal oxide nanoparticles is the common approach to improve their biocompatibility and in vivo circulation time. In this work, we present a combined experimental and theoretical study to determine the operating condition that guarantee very high grafting densities, which are desirable in any biomedical application. Moreover, we present an insightful conformational analysis spanning different coverage regimes and increasing polymer chain lengths. Based on 13C NMR measurements and molecular dynamics simulations, we show that classical and popular models of polymer conformation on surfaces fail in determining the mushroom-to-brush transition point and prove that it actually takes place only at rather high grafting density values.
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Research context

OpenAlex topics: Nanoparticle-Based Drug Delivery · Polymer Surface Interaction Studies · Bone Tissue Engineering Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Dipartimento di Scienza dei Materiali, Università di Milano-Bicocca, via R. Cozzi 55, 20125 Milano, Italy

Funding

H2020 European Research Council

References (95)

Show source-provided references
1. 10.1021/cr500029g10.1021/cr500029g ↗
2. 10.1080/02772248.2015.105220410.1080/02772248.2015.1052204 ↗
3. 10.1021/acs.chemrev.7b0016110.1021/acs.chemrev.7b00161 ↗
4. 10.1016/j.nano.2010.04.00710.1016/j.nano.2010.04.007 ↗
5. 10.3390/ijms1303370310.3390/ijms13033703 ↗
6. 10.1016/j.tiv.2012.12.01810.1016/j.tiv.2012.12.018 ↗
7. 10.1158/0008-5472.CAN-09-249610.1158/0008-5472.CAN-09-2496 ↗
8. 10.2217/nnm.11.1910.2217/nnm.11.19 ↗
9. 10.1038/nnano.2015.33010.1038/nnano.2015.330 ↗
10. 10.3390/coatings401013910.3390/coatings4010139 ↗
11. 10.1002/smll.20110060810.1002/smll.201100608 ↗
12. 10.1002/anie.20100296910.1002/anie.201002969 ↗
13. 10.1021/acs.langmuir.6b0128910.1021/acs.langmuir.6b01289 ↗
14. 10.1039/C3RA22739A10.1039/C3RA22739A ↗
15. 10.1021/jp207956710.1021/jp2079567 ↗
16. 10.1021/jp911808810.1021/jp9118088 ↗
17. 10.1021/acs.chemmater.6b0003010.1021/acs.chemmater.6b00030 ↗
18. 10.1039/c2jm34327d10.1039/c2jm34327d ↗
19. 10.1039/C5NR02313K10.1039/C5NR02313K ↗
20. 10.1021/la301295810.1021/la3012958 ↗
21. 10.1016/j.ultsonch.2010.12.01710.1016/j.ultsonch.2010.12.017 ↗
22. 10.1039/c3nr05559k10.1039/c3nr05559k ↗
23. 10.2147/IJN.S16545110.2147/IJN.S165451 ↗
24. 10.1021/acs.jpcc.6b0955410.1021/acs.jpcc.6b09554 ↗
25. 10.1063/1.135523610.1063/1.1355236 ↗
26. 10.1039/c2sm06836b10.1039/c2sm06836b ↗
27. 10.1021/acs.macromol.8b0111410.1021/acs.macromol.8b01114 ↗
28. 10.1016/j.jcis.2017.05.04610.1016/j.jcis.2017.05.046 ↗
29. 10.1021/jp211258210.1021/jp2112582 ↗
30. 10.1021/ma401443v10.1021/ma401443v ↗
31. 10.1016/j.colsurfa.2014.04.05810.1016/j.colsurfa.2014.04.058 ↗
32. 10.1016/j.molstruc.2013.05.02610.1016/j.molstruc.2013.05.026 ↗
33. 10.1016/j.molliq.2018.01.08110.1016/j.molliq.2018.01.081 ↗
34. 10.1021/jp972635z10.1021/jp972635z ↗
35. 10.1016/0001-8686(87)85003-010.1016/0001-8686(87)85003-0 ↗
36. 10.1051/jphys:0197700380809830010.1051/jphys:01977003808098300 ↗
37. 10.1021/la904150210.1021/la9041502 ↗
38. 10.3390/polym707134610.3390/polym7071346 ↗
39. 10.3762/bjnano.1.210.3762/bjnano.1.2 ↗
40. 10.1016/j.jcis.2004.08.02210.1016/j.jcis.2004.08.022 ↗
41. 10.1166/rnn.2014.104210.1166/rnn.2014.1042 ↗
42. 10.1039/C7RA13438J10.1039/C7RA13438J ↗
43. 10.1051/jphys:0198200430305310010.1051/jphys:01982004303053100 ↗
44. 10.1021/ma00037a01610.1021/ma00037a016 ↗
45. 10.1021/ma00078a01610.1021/ma00078a016 ↗
46. 10.1021/ma901228t10.1021/ma901228t ↗
47. 10.1021/ma071770z10.1021/ma071770z ↗
48. 10.1021/ma401975a10.1021/ma401975a ↗
49. 10.1021/acs.chemmater.5b0148810.1021/acs.chemmater.5b01488 ↗
50. 10.1021/nn900940p10.1021/nn900940p ↗
51. 10.1021/ja108948z10.1021/ja108948z ↗
52. 10.1021/acs.langmuir.8b0121610.1021/acs.langmuir.8b01216 ↗
53. 10.1021/bc00032a00210.1021/bc00032a002 ↗
54. 10.1016/0376-4583(76)90024-810.1016/0376-4583(76)90024-8 ↗
55. Case, D. A.; Betz, R. M.; Cerutti, D. S.; Cheatham, T. E., III; Darden, T. A.; Duke, R. E.; Giese, T. J.; Gohlke, H.; Goetz, A. W.; Homeyer, N.; Izadi, S.; Janowski, P.; Kaus, J.; Kovalenko, A.; Lee, T. S.; LeGrand, S.; Li, P.; Lin, C.; Luchko, T.; Luo, R.; Madej, B.; Mermelstein, D.; Merz, K. M.; Monard, G.; Nguyen, H.; Nguyen, H. T.; Omelyan, I.; Onufriev, A.; Roe, D. R.; Roitberg, A.; Sagui, C.; Simmerling, C. L.; Botello-Smith, W. M.; Swails, J.; Walker, R. C.; Wang, J.; Wolf, R. M.; Wu, X.; Xiao, L.; Kollman, P. A. AMBER 2016; University of California: San Francisco, (2016).
56. 10.1002/bip.36032050810.1002/bip.360320508 ↗
57. 10.1063/1.44586910.1063/1.445869 ↗
58. 10.1080/0892702910802243210.1080/08927029108022432 ↗
59. 10.1063/1.492261810.1063/1.4922618 ↗
60. 10.1002/jcc.2003510.1002/jcc.20035 ↗
61. 10.1103/PhysRevB.58.726010.1103/PhysRevB.58.7260 ↗
62. 10.1021/jp070186p10.1021/jp070186p ↗
63. 10.1098/rsta.2012.048310.1098/rsta.2012.0483 ↗
64. 10.1002/wcms.109410.1002/wcms.1094 ↗
65. 10.1021/acs.jctc.7b0047910.1021/acs.jctc.7b00479 ↗
66. 10.1063/1.338234410.1063/1.3382344 ↗
67. 10.1063/1.499416510.1063/1.4994165 ↗
68. 10.1021/acsami.8b0817210.1021/acsami.8b08172 ↗
69. Strobl G. R. · 199710.1007/978-3-662-03488-0 ↗
70. 10.1134/S1061933X1002019510.1134/S1061933X10020195 ↗
71. 10.1016/j.crci.2003.07.00610.1016/j.crci.2003.07.006 ↗
72. 10.1039/b505422b10.1039/b505422b ↗
73. 10.1002/adma.20060242210.1002/adma.200602422 ↗
74. 10.1021/cr200421210.1021/cr2004212 ↗
75. 10.1039/c1jm13093e10.1039/c1jm13093e ↗
76. 10.1021/ma051983t10.1021/ma051983t ↗
77. 10.1021/cm061183c10.1021/cm061183c ↗
78. 10.1021/ma034600510.1021/ma0346005 ↗
79. 10.1021/j100269a01510.1021/j100269a015 ↗
80. 10.1021/acs.chemmater.8b0252310.1021/acs.chemmater.8b02523 ↗
81. 10.1021/la951048710.1021/la9510487 ↗
82. 10.1021/bk-1997-0680.ch00210.1021/bk-1997-0680.ch002 ↗
83. 10.1021/acs.jpcb.6b0232710.1021/acs.jpcb.6b02327 ↗
84. 10.1529/biophysj.108.13302510.1529/biophysj.108.133025 ↗
85. 10.1039/c3cp52958d10.1039/c3cp52958d ↗
86. 10.1021/ma00022a00810.1021/ma00022a008 ↗
87. 10.1016/S0032-3861(96)00859-210.1016/S0032-3861(96)00859-2 ↗
88. 10.1186/2046-1682-5-1410.1186/2046-1682-5-14 ↗
89. 10.1002/anie.20080462310.1002/anie.200804623 ↗
90. 10.1021/jp022534n10.1021/jp022534n ↗
91. 10.1021/cm801268310.1021/cm8012683 ↗
92. 10.1021/cm001253u10.1021/cm001253u ↗
93. 10.1002/chem.20160192010.1002/chem.201601920 ↗
94. 10.1021/jp066638010.1021/jp0666380 ↗
95. 10.1016/j.jcis.2019.07.10610.1016/j.jcis.2019.07.106 ↗