journal article·2020Open access

Conjugated polymers as nanoparticle probes for fluorescence and photoacoustic imaging

Thais Fedatto Abelha, Cécile A. Dreiss, Mark A. Green, Lea Ann Dailey

Abstract

Bioimaging enables the visualisation of biological processes at the microscopic and macroscopic levels, finding applications from cellular tracking to whole body scanning for diagnosis purposes. The different techniques developed to acquire images make use of most radiation types of the electromagnetic spectrum. Recently, there has been interest in non-ionising radiation imaging techniques that can offer improved detection or additional information about biological processes, and fluorescence and photoacoustic imaging have become an eminent field. Conjugated polymers are versatile materials for bioimaging due to their tailored absorption and emission spectra and applications in both fluorescence and photoacoustic imaging. This review gives an overview on bioimaging techniques, with a special focus on conjugated polymer nanoparticles (CPNs), the different types of nanoparticle chemistries published and their preclinical safety assessment.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Nanoplatforms for cancer theranostics · Photoacoustic and Ultrasonic Imaging · Analytical Chemistry and Sensors

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

Affiliations

King's College London

Institute of Pharmaceutical Science

London

UK

School of Pharmacy

Department of Physics

University of Vienna

Institute of Pharmacy

Vienna

Austria

Funding

Engineering and Physical Sciences Research Council · Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

References (100+)

Show source-provided references
1. Lin · Adv. Mater. · 2019 · 31 · 1
2. Coakley · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 453310.1021/cm049654n ↗
3. Pu · Nat. Nanotechnol. · 2014 · 9 · 23310.1038/nnano.2013.302 ↗
4. Stahl · Bioconjugate Chem. · 2017 · 28 · 173410.1021/acs.bioconjchem.7b00185 ↗
5. Balasundaram · Int. J. Nanomed. · 2015 · 10 · 38710.2147/IJN.S73558 ↗
6. Guo · J. Mater. Sci. · 2017 · 52 · 846510.1007/s10853-017-1076-8 ↗
7. Heeger · Chem. Soc. Rev. · 2010 · 39 · 235410.1039/b914956m ↗
8. Akcelrud · Prog. Polym. Sci. · 2003 · 28 · 87510.1016/S0079-6700(02)00140-5 ↗
9. Wu · ACS Nano · 2008 · 2 · 241510.1021/nn800590n ↗
10. Yu · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2016 · 113 · 1426110.1073/pnas.1606947113 ↗
11. Melling · Adv. Mater. · 2019 · 1808210 · 1
12. Wang · Polym. Chem. · 2018 · 9 · 320510.1039/C8PY00329G ↗
13. Dmitriev · ACS Nano · 2015 · 9 · 527510.1021/acsnano.5b00771 ↗
14. Repenko · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 810.1038/s41467-017-00545-0 ↗
15. Twomey · Chem. Commun. · 2016 · 52 · 491010.1039/C6CC00810K ↗
16. Senthilkumar · Angew. Chem., Int. Ed. · 2018 · 57 · 1311410.1002/anie.201807158 ↗
17. Yan Gao · Dyes Pigm. · 2019 · 168 · 6810.1016/j.dyepig.2019.04.030 ↗
18. Lyu · ACS Nano · 2016 · 10 · 447210.1021/acsnano.6b00168 ↗
19. Zhang · J. Mater. Chem. B · 2016 · 4 · 58910.1039/C5TB01827G ↗
20. Jin · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2018 · 10 · 1063410.1021/acsami.7b14603 ↗
21. Fass · Mol. Oncol. · 2008 · 2 · 11510.1016/j.molonc.2008.04.001 ↗
22. Aspect · Hyperfine Interact. · 1987 · 37 · 110.1007/BF02395701 ↗
23. Seibert · J. Nucl. Med. Technol. · 2004 · 32 · 139
24. M. Sauer , J.Hofkens and J.Enderlein , Handbook of Fluorescence Spectroscopy and Imaging , Wiley-vch Verlag GmbH & Co. KGaA , Weinheim , 2011 , pp. 1–3010.1002/9783527633500 ↗
25. Chadney · Astron. Astrophys. · 2016 · 587 · 110.1051/0004-6361/201527442 ↗
26. Pachuau · Sci. Vis. · 2008 · 8 · 128
27. Zamanian · High Freq. Electron. · 2005 · 16 · 16
28. Mahmoud · Photochem. Photobiol. · 2008 · 84 · 45010.1111/j.1751-1097.2007.00286.x ↗
29. P. Atkins and J.de Paula , Physical Chemistry , Oxford University Press , 8th edn, 2006
30. Lang · Nat. Rev. Drug Discovery · 2006 · 5 · 34310.1038/nrd2008 ↗
31. Fischer · Cold Spring Harb. Protoc. · 2008 · 3 · 3
32. Burry · J. Histochem. Cytochem. · 2011 · 59 · 610.1369/jhc.2010.956920 ↗
33. Kwon · Sci. Rep. · 2017 · 7 · 110.1038/s41598-016-0028-x ↗
34. Peters · J. Histochem. Cytochem. · 1979 · 27 · 24110.1177/27.1.374581 ↗
35. Pitsillides · Cytometry, Part A · 2011 · 79 · 75810.1002/cyto.a.21125 ↗
36. Haugland · Methods Cell Biol. · 1994 · 42 · 64110.1016/S0091-679X(08)61100-0 ↗
37. Baker · Nature · 2011 · 478 · 13710.1038/478137a ↗
38. Rasmussen · Curr. Opin. Biotechnol. · 2009 · 20 · 7410.1016/j.copbio.2009.01.009 ↗
39. Lusic · Chem. Rev. · 2013 · 113 · 164110.1021/cr200358s ↗
40. Gambhir · Nat. Rev. Cancer · 2002 · 2 · 68310.1038/nrc882 ↗
41. Lauenstein · Top. Magn. Reson. Imaging · 2005 · 16 · 1510.1097/01.rmr.0000181120.44859.63 ↗
42. Yan · Radiography · 2007 · 13 · e510.1016/j.radi.2006.07.005 ↗
43. Berger · Br. Med. J. · 2002 · 324 · 3510.1136/bmj.324.7328.35 ↗
44. Schellpfeffer · Birth Defects Res., Part C · 2013 · 99 · 8310.1002/bdrc.21032 ↗
45. Donald · Lancet · 1957 · 1188
46. Abu-Zidan · J. Emerg. Trauma Shock · 2011 · 4 · 50110.4103/0974-2700.82197 ↗
47. Leblond · J. Photochem. Photobiol., B · 2010 · 98 · 7710.1016/j.jphotobiol.2009.11.007 ↗
48. Guo · Chem. Soc. Rev. · 2014 · 43 · 1610.1039/C3CS60271K ↗
49. M. Monici , Biotechnology Annual Review , 2005 , pp. 227–256
50. Bachmann · Appl. Spectrosc. Rev. · 2006 · 41 · 57510.1080/05704920600929498 ↗
51. Wu · Int. J. Oral Sci. · 2018 · 10 · 1010.1038/s41368-018-0011-4 ↗
52. Senders · Acta Neurochir. · 2017 · 159 · 15110.1007/s00701-016-3028-5 ↗
53. Löwik · Eur. J. Cancer · 2009 · 45 · 39110.1016/S0959-8049(09)70061-9 ↗
54. Zhang · Curr. Protoc. Cytom. · 2012 · 60 · 1
55. Hadjipanayis · Semin. Oncol. · 2011 · 38 · 10910.1053/j.seminoncol.2010.11.008 ↗
56. Weiler · J. Biomed. Opt. · 2012 · 17 · 06601910.1117/1.JBO.17.6.066019 ↗
57. Rasmussen · Transl. Oncol. · 2010 · 3 · 36210.1593/tlo.10190 ↗
58. Sevick-Muraca · J. Clin. Invest. · 2014 · 124 · 90510.1172/JCI71612 ↗
59. Li · Chem. Soc. Rev. · 2014 · 43 · 657010.1039/C4CS00014E ↗
60. Bouchard · IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control · 2014 · 61 · 45010.1109/TUFFC.2014.2930 ↗
61. Yoon · Adv. Mater. · 2014 · 26 · 455910.1002/adma.201400906 ↗
62. Valluru · Ultrasonography · 2016 · 35 · 26710.14366/usg.16035 ↗
63. Jathoul · Nat. Photonics · 2015 · 9 · 23910.1038/nphoton.2015.22 ↗
64. Bell · Am. J. Sci. · 1880 · 20 · 30510.2475/ajs.s3-20.118.305 ↗
65. Agarwal · J. Appl. Phys. · 2007 · 102 · 06470110.1063/1.2777127 ↗
66. De La Zerda · Nat. Nanotechnol. · 2008 · 3 · 55710.1038/nnano.2008.231 ↗
67. Becker · Eur. Radiol. · 2018 · 28 · 60210.1007/s00330-017-5002-x ↗
68. Wang · Med. Phys. · 2008 · 35 · 575810.1118/1.3013698 ↗
69. Fan · Adv. Mater. · 2015 · 27 · 84310.1002/adma.201402972 ↗
70. Hibbs · Nat. Mater. · 2014 · 13 · 9910.1038/nmat3879 ↗
71. Smith · Adv. Drug Delivery Rev. · 2008 · 60 · 122610.1016/j.addr.2008.03.015 ↗
72. B. Nordén and E.Krutmeijer , The Nobel Prize in Chemistry, 2000: Conductive polymers, http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2000/advanced-chemistryprize2000.pdf
73. Chiang · Phys. Rev. Lett. · 1977 · 39 · 109810.1103/PhysRevLett.39.1098 ↗
74. Braun · Mater. Today · 2002 · 3210.1016/S1369-7021(02)00637-5 ↗
75. Burroughes · Nature · 1990 · 347 · 53910.1038/347539a0 ↗
76. Heeger · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 1999 · 96 · 1221910.1073/pnas.96.22.12219 ↗
77. Chen · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 1999 · 96 · 1228710.1073/pnas.96.22.12287 ↗
78. Blatchford · Am. J. Phys. · 1996 · 64 · 12010.1119/1.18130 ↗
79. Salaneck · Phys. Rep. · 1999 · 319 · 23110.1016/S0370-1573(99)00052-6 ↗
80. Heeger · Angew. Chem., Int. Ed. · 2001 · 40 · 259110.1002/1521-3773(20010716)40:14<2591::AID-ANIE2591>3.0.CO;2-0 ↗
81. Pei · Mater. Matters · 2007 · 2 · 26
82. Patil · Chem. Rev. · 1988 · 88 · 18310.1021/cr00083a009 ↗
83. Jones · J. Phys. Chem. B · 2019 · 123 · 460410.1021/acs.jpcb.9b01033 ↗
84. Kim · Chem. Commun. · 2010 · 46 · 161710.1039/b923309a ↗
85. Wu · Langmuir · 2006 · 22 · 295610.1021/la060188l ↗
86. Green · Proc. R. Soc. A · 2009 · 465 · 275110.1098/rspa.2009.0181 ↗
87. Howes · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 983310.1021/ja1031634 ↗
88. Greenham · Chem. Phys. Lett. · 1995 · 241 · 8910.1016/0009-2614(95)00584-Q ↗
89. Hanack · Thin Solid Films · 2002 · 417 · 2610.1016/S0040-6090(02)00591-6 ↗
90. Hong · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 1
91. Sun · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2014 · 6 · 1080210.1021/am502733n ↗
92. Kandel · Nanoscale · 2011 · 3 · 103710.1039/C0NR00746C ↗
93. Li · Adv. Funct. Mater. · 2009 · 19 · 353510.1002/adfm.200901098 ↗
94. Chan · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 730910.1021/ja3022973 ↗
95. Li · Adv. Funct. Mater. · 2011 · 21 · 28710.1002/adfm.201001435 ↗
96. Peters · Biomacromolecules · 2016 · 17 · 256210.1021/acs.biomac.6b00574 ↗
97. Li · Nanoscale · 2012 · 4 · 569410.1039/c2nr31267k ↗
98. Singh · Nanotechnology · 2016 · 27 · 30560310.1088/0957-4484/27/30/305603 ↗
99. Gao · Nanoscale · 2018 · 10 · 1974210.1039/C8NR06197A ↗
100. Naahidi · J. Controlled Release · 2013 · 166 · 18210.1016/j.jconrel.2012.12.013 ↗