Bioorthogonal Photoactivation of 2‐Nitrobenzyl Caged Doxorubicin Anticancer Prodrugs on Gold Nanostars
Abstract
AbstractBioorthogonal chemistry that can be controlled through near‐infrared (NIR) light is a promising route to therapeutics. This study proposes a method to intracellularly photoactivate prodrugs using plasmonic gold nanostars (AuNSt) and NIR irradiation. Two strategies are followed. On one hand, doxorubicin (Dox) masked with a 2‐nitrobenzyl carbamate (proDox1) is used as a photoactivatable prodrug. In the second strategy, a photolabile Dox prodrug (proDox2) obtained by modification of Dox with 2‐nitrobenzyl diol bearing a disulfide is attached to the AuNSt surface. Under NIR irradiation AuNSt induce local electromagnetic field enhancement, leading to photocleavage of the 2‐nitrobenzyl moiety in both proDox1 and proDox2, and subsequent Dox release. Near field enhancement by excitation of surface plasmons in AuNSt is sufficient to record the surface‐enhanced Raman scattering (SERS) spectra of proDox1 and proDox2. The therapeutic potential of this bioorthogonal photoactivation strategy is confirmed in vitro and in vivo using a mouse model of human melanoma. NIR‐activated AuNSt induce in vivo the intracellular release of Dox and subsequent cancer cell death, thus reducing tumor growth at low irradiation power density to avoid undesired photothermal effects. These results demonstrate that AuNSt are suitable platforms for NIR light‐triggered drug delivery in cancer therapy.
Article Details
Authors (16)
Juan José Esteve‐Moreno
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico Universitat de València‐Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Andrea Escudero
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat de València–Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Oscar Ferreira Silvestre
CIC biomaGUNE Basque Research and Technology Alliance (BRTA) Paseo de Miramón 194 Donostia‐San Sebastián 20014 Spain
José Manuel Terrés
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico Universitat de València‐Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Mónica Gorbe
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico Universitat de València‐Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Eva Garrido
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain
Carlos Renero‐Lecuna
CIC biomaGUNE Basque Research and Technology Alliance (BRTA) Paseo de Miramón 194 Donostia‐San Sebastián 20014 Spain
Judith Langer
CIC biomaGUNE Basque Research and Technology Alliance (BRTA) Paseo de Miramón 194 Donostia‐San Sebastián 20014 Spain
María Alfonso
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico Universitat de València‐Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Javier Ibañez
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico Universitat de València‐Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Félix Sancenón
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico Universitat de València‐Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Roberto Cao‐Milán
Facultad de Química Universidad de La Habana La Habana 10400 Cuba
Luis M. Liz‐Marzán
CINBIO Universidade de Vigo, Department of Physical Chemistry Vigo 36310 Spain
Alba García‐Fernández
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat de València–Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Andy Hernández‐Montoto
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico Universitat de València‐Universitat Politècnica de València Camino de Vera s/n Valencia 46022 Spain
Ramón Martínez‐Máñez
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) Universitat Politècnica de València Universitat de València Camino de Vera, s/n Valencia 46022 Spain