journal article·2021

Recent progress of redox-responsive polymeric nanomaterials for controlled release

Peng-Hao Hsu, Adah Almutairi

Publisher page

Abstract

Redox-responsive polymeric nanomaterials (PNMs) have been attractive research targets for drug delivery systems because disturbed levels of redox molecules are associated with the progression of various diseases. To enable PNMs to target biorelevant redox molecules, including reactive oxygen species (ROS), glutathione (GSH) and hydrogen sulfide (H2S), appropriate responsive moieties have to be installed within the polymer structure. Upon application of redox stimuli, redox-responsive PNMs undergo structural changes to release encapsulated payloads. Chalcogen ether, thioketal and arylboronic ester have been widely incorporated into the structure of ROS-responsive PNMs. While disulfide is commonly utilized in GSH-responsive PNMs, azide is a newly explored responsive motif targeting H2S selectively. Diselenide, on the other hand, is a group susceptible to both oxidative and reducing conditions and therefore it has been exploited in dual redox-responsive PNMs. Here, we review PNMs, mainly reported in the last four years, that contain these redox-responsive moieties for controlled payload release.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Sulfur Compounds in Biology · Nanoplatforms for cancer theranostics · Dendrimers and Hyperbranched Polymers

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

Affiliations

Department of Chemistry and Biochemistry

University of California San Diego

La Jolla

USA

Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences

Funding

Air Force Office of Scientific Research

References (100+)

Show source-provided references
1. Wei · Polym. Chem. · 2017 · 8 · 12710.1039/C6PY01585A ↗
2. Zhang · J. Phys. Mater. · 2019 · 2 · 03200410.1088/2515-7639/ab1af5 ↗
3. El-Sawy · ACS Nano · 2018 · 12 · 1063610.1021/acsnano.8b06104 ↗
4. Liu · Mater. Sci. Eng., C · 2017 · 71 · 126710.1016/j.msec.2016.11.030 ↗
5. Jin · Signal Transduction Targeted Ther. · 2020 · 5 · 16610.1038/s41392-020-00280-x ↗
6. Huo · Polym. Chem. · 2014 · 5 · 151910.1039/C3PY01192E ↗
7. Zhang · Mater. Chem. Front. · 2017 · 1 · 80710.1039/C6QM00135A ↗
8. Guo · J. Nanobiotechnol. · 2018 · 16 · 7410.1186/s12951-018-0398-2 ↗
9. Raza · Eur. J. Med. Chem. · 2018 · 157 · 70510.1016/j.ejmech.2018.08.034 ↗
10. Parvez · Chem. Rev. · 2018 · 118 · 879810.1021/acs.chemrev.7b00698 ↗
11. Yang · Chem. Rev. · 2019 · 119 · 488110.1021/acs.chemrev.8b00626 ↗
12. Marinho · Redox Biol. · 2014 · 2 · 53510.1016/j.redox.2014.02.006 ↗
13. Sies · Redox Biol. · 2017 · 11 · 61310.1016/j.redox.2016.12.035 ↗
14. Kong · J. Biol. Chem. · 2018 · 293 · 749910.1074/jbc.TM117.000257 ↗
15. Liguori · Clin. Interventions Aging · 2018 · 13 · 75710.2147/CIA.S158513 ↗
16. Saravanakumar · Adv. Sci. · 2017 · 4 · 160012410.1002/advs.201600124 ↗
17. Ye · Biomacromolecules · 2019 · 20 · 244110.1021/acs.biomac.9b00628 ↗
18. El-Mohtadi · Macromol. Rapid Commun. · 2019 · 40 · 180069910.1002/marc.201800699 ↗
19. Liu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2020 · 59 · 371110.1002/anie.201914434 ↗
20. Napoli · Nat. Mater. · 2004 · 3 · 18310.1038/nmat1081 ↗
21. Yan · Polym. Chem. · 2018 · 9 · 90410.1039/C7PY01908D ↗
22. Wang · ACS Omega · 2019 · 4 · 1760010.1021/acsomega.9b02923 ↗
23. Fan · Polym. Rev. · 2020 · 60 · 11410.1080/15583724.2019.1641515 ↗
24. Xia · Macromolecules · 2018 · 51 · 743510.1021/acs.macromol.8b01597 ↗
25. Ma · Polym. Chem. · 2010 · 1 · 160910.1039/c0py00144a ↗
26. Ren · Soft Matter · 2012 · 8 · 146010.1039/C1SM06673K ↗
27. Yu · Polym. Chem. · 2018 · 9 · 376210.1039/C8PY00620B ↗
28. Wang · Polym. Chem. · 2019 · 10 · 203910.1039/C9PY00171A ↗
29. Sun · Biomaterials · 2019 · 225 · 11951410.1016/j.biomaterials.2019.119514 ↗
30. Wang · ChemNanoMat · 2016 · 2 · 47910.1002/cnma.201600076 ↗
31. Wang · Polym. Chem. · 2017 · 8 · 452010.1039/C7PY00971B ↗
32. Cao · Chem. Commun. · 2015 · 51 · 706910.1039/C5CC01779C ↗
33. Fan · Mater. Chem. Front. · 2018 · 2 · 210910.1039/C8QM00321A ↗
34. Shim · Angew. Chem., Int. Ed. · 2013 · 52 · 692610.1002/anie.201209633 ↗
35. Xu · Colloids Surf., B · 2019 · 181 · 25210.1016/j.colsurfb.2019.05.064 ↗
36. Zhang · Biomacromolecules · 2019 · 20 · 189910.1021/acs.biomac.9b00054 ↗
37. Lin · Molecules · 2018 · 23 · 206110.3390/molecules23082061 ↗
38. Pei · Biomaterials · 2019 · 188 · 7410.1016/j.biomaterials.2018.10.010 ↗
39. Zhang · Nat. Commun. · 2019 · 10 · 170410.1038/s41467-019-09566-3 ↗
40. Wang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2019 · 58 · 1475810.1002/anie.201908997 ↗
41. Stubelius · Acc. Chem. Res. · 2019 · 52 · 310810.1021/acs.accounts.9b00292 ↗
42. Lee · Biomater. Sci. · 2018 · 6 · 10710.1039/C7BM00758B ↗
43. Hsu · Biomater. Sci. · 2020 · 8 · 239410.1039/C9BM02019E ↗
44. Lee · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2018 · 10 · 4037810.1021/acsami.8b08254 ↗
45. Jäger · Biomacromolecules · 2020 · 21 · 143710.1021/acs.biomac.9b01748 ↗
46. Garcia · Soft Matter · 2020 · 16 · 247310.1039/C9SM02499A ↗
47. Anderson · Chem. – Biol. Interact. · 1998 · 111 · 110.1016/S0009-2797(97)00146-4 ↗
48. Estrela · Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. · 2006 · 43 · 14310.1080/10408360500523878 ↗
49. Bansal · J. Cell Biol. · 2018 · 217 · 229110.1083/jcb.201804161 ↗
50. Bajic · Oxid. Med. Cell. Longevity · 2019 · 2019 · 502818110.1155/2019/5028181 ↗
51. Balendiran · Cell Biochem. Funct. · 2004 · 22 · 34310.1002/cbf.1149 ↗
52. Quinn · Polym. Chem. · 2017 · 8 · 9710.1039/C6PY01365A ↗
54. Oberli-Schrämmli · Int. J. Cancer · 1994 · 59 · 62910.1002/ijc.2910590509 ↗
56. Seven · Cancer Biochem. Biophys. · 1998 · 16 · 333
57. Traverso · Oxid. Med. Cell. Longevity · 2013 · 2013 · 97291310.1155/2013/972913 ↗
58. Gamcsik · Biomarkers · 2012 · 17 · 67110.3109/1354750X.2012.715672 ↗
59. Balendiran · Cell Biochem. Funct. · 2004 · 22 · 34310.1002/cbf.1149 ↗
60. Lee · Chem. Rev. · 2013 · 113 · 507110.1021/cr300358b ↗
61. Oh · Polym. Chem. · 2019 · 10 · 155410.1039/C8PY01808A ↗
62. Bej · Soft Matter · 2020 · 16 · 1110.1039/C9SM01960J ↗
63. Bawa · Macromol. Rapid Commun. · 2018 · 39 · 180047710.1002/marc.201800477 ↗
64. Ju · J. Mater. Chem. B · 2018 · 6 · 726310.1039/C8TB01566J ↗
65. Hu · Nanoscale · 2018 · 10 · 1051410.1039/C8NR02534G ↗
66. Du · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2017 · 9 · 1393910.1021/acsami.7b02281 ↗
67. Saha · ACS Appl. Polym. Mater. · 2019 · 1 · 250310.1021/acsapm.9b00616 ↗
68. Tan · Biomaterials · 2018 · 178 · 60810.1016/j.biomaterials.2018.03.035 ↗
69. Hu · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 1761710.1021/ja409686x ↗
70. Hu · Biochem. Pharmacol. · 2012 · 83 · 110410.1016/j.bcp.2012.01.008 ↗
71. Shen · RSC Adv. · 2019 · 9 · 3723210.1039/C9RA07051F ↗
72. Biswas · Green Chem. · 2019 · 21 · 562410.1039/C9GC01863H ↗
73. Bhattacharya · ACS Appl. Bio Mater. · 2019 · 2 · 258710.1021/acsabm.9b00267 ↗
74. Li · Bioconjugate Chem. · 2018 · 29 · 280610.1021/acs.bioconjchem.8b00421 ↗
75. Zhao · RSC Adv. · 2020 · 10 · 597810.1039/C9RA07512G ↗
76. Hughes · Free Radical Biol. Med. · 2009 · 47 · 134610.1016/j.freeradbiomed.2009.09.018 ↗
77. Szabo · Biochem. Pharmacol. · 2018 · 149 · 510.1016/j.bcp.2017.09.010 ↗
78. Benchoam · Antioxidants · 2019 · 8 · 4810.3390/antiox8020048 ↗
79. Elsey · Cell Biochem. Funct. · 2010 · 28 · 9510.1002/cbf.1618 ↗
80. Filipovic · Chem. Rev. · 2018 · 118 · 125310.1021/acs.chemrev.7b00205 ↗
81. Wallace · Trends Pharmacol. Sci. · 2007 · 28 · 50110.1016/j.tips.2007.09.003 ↗
82. Wu · PLoS One · 2012 · 7 · e3757210.1371/journal.pone.0037572 ↗
83. Rose · Cell. Mol. Life Sci. · 2017 · 74 · 139110.1007/s00018-016-2406-8 ↗
84. Paul · Biochem. Pharmacol. · 2018 · 149 · 10110.1016/j.bcp.2017.11.019 ↗
85. Shen · Oxid. Med. Cell. Longevity · 2015 · 2015 · 92516710.1155/2015/925167 ↗
86. Pan · Front. Pharmacol. · 2017 · 8 · 68610.3389/fphar.2017.00686 ↗
87. Cao · Antioxid. Redox Signaling · 2019 · 31 · 110.1089/ars.2017.7058 ↗
88. Hellmich · Handb. Exp. Pharmacol. · 2015 · 230 · 23310.1007/978-3-319-18144-8_12 ↗
89. Chen · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2017 · 9 · 3357110.1021/acsami.7b12524 ↗
90. Thirumalaivasan · ACS Appl. Bio Mater. · 2019 · 2 · 388610.1021/acsabm.9b00481 ↗
91. Lin · Chem. Soc. Rev. · 2015 · 44 · 459610.1039/C4CS00298A ↗
92. Wang · RSC Adv. · 2019 · 9 · 3357810.1039/C9RA06698E ↗
93. Henthorn · J. Am. Chem. Soc. · 2015 · 137 · 1533010.1021/jacs.5b10675 ↗
94. Yan · Chem. Sci. · 2016 · 7 · 210010.1039/C5SC03576G ↗
95. Zhang · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2016 · 8 · 1622710.1021/acsami.6b03254 ↗
96. Hsu · ACS Appl. Polym. Mater. · 2020 · 2 · 375610.1021/acsapm.0c00759 ↗
97. Yin · Biomacromolecules · 2020 · 21 · 92110.1021/acs.biomac.9b01578 ↗
98. Xu · Acc. Chem. Res. · 2013 · 46 · 164710.1021/ar4000339 ↗
99. Hailemeskel · Appl. Surf. Sci. · 2018 · 449 · 1510.1016/j.apsusc.2017.12.058 ↗
100. Tian · Polym. Chem. · 2020 · 11 · 236010.1039/D0PY00004C ↗