journal article·2025-01Open access

Phage‐Templated Synthesis of Targeted Photoactive 1D‐Thiophene Nanoparticles

Paolo Emidio Costantini, Roberto Saporetti, Marika Iencharelli, Soraia Flammini, Maria Montrone, Gennaro Sanità, Vittorio De Felice, Edoardo Jun Mattioli, Mattia Zangoli, Luca Ulfo, Michela Nigro, Tommaso Rossi, Matteo Di Giosia, Emanuela Esposito, Francesca Di Maria, Angela Tino, Claudia Tortiglione, Alberto Danielli, Matteo Calvaresi

Small· Volume 21· Issue 1

Abstract

Abstract Thiophene‐based nanoparticles (TNPs) are promising therapeutic and imaging agents. Here, using an innovative phage‐templated synthesis, a strategy able to bypass the current limitations of TNPs in nanomedicine applications is proposed. The phage capsid is decorated with oligothiophene derivatives, transforming the virus in a 1D‐thiophene nanoparticle (1D‐TNP). A precise control of the shape/size of the nanoparticles is obtained exploiting the well‐defined morphology of a refactored filamentous M13 phage, engineered by phage display to selectively recognize the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR). The tropism of the phage is maintained also after the bioconjugation of the thiophene molecules on its capsid. Moreover, the 1D‐TNP proved highly fluorescent and photoactive, generating reactive oxygen species through both type I and type II mechanisms. The phototheranostic properties of this platform are investigated on biosystems presenting increasing complexity levels, from in vitro cancer cells in 2D and 3D architectures, to the in vivo tissue‐like model organism Hydra vulgaris . The phage‐templated 1D‐TNP showed photocytotoxicity at picomolar concentrations, and the ability to deeply penetrate 3D spheroids and Hydra tissues. Collectively the results indicate that phage‐templated synthesis of organic nanoparticles represents a general strategy, exploitable in many diagnostic and therapeutic fields based on targeted imaging and light mediated cell ablation.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Bacteriophages and microbial interactions · Advanced biosensing and bioanalysis techniques · Innovative Microfluidic and Catalytic Techniques Innovation

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

Affiliations

Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie Alma Mater Studiorum, Università di Bologna Via Francesco Selmi 3 Bologna 40126 Italy

IRCCS Azienda Ospedaliero‐Universitaria di Bologna Bologna 40138 Italy

Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician Alma Mater Studiorum Università di Bologna Via Francesco Selmi, 2 Bologna 40126 Italy

Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti Consiglio Nazionale delle Ricerche Via Campi Flegrei 34 Pozzuoli 80078 Italy

Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività (ISOF) Consiglio Nazionale delle Ricerche Via Piero Gobetti, 101 Bologna 40129 Italy

Funding

Air Force Office of Scientific Research · Ministero dell'Università e della Ricerca · Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro · Fondazione Umberto Veronesi

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