Abstract The application of antibodies in nanomedicine is now standard practice in research since it represents an innovative approach to deliver chemotherapy agents selectively to tumours. The variety of targets or markers that are overexpressed in different types of cancers results in a high demand for antibody conjugated nanoparticles which are versatile and easily customizable. Considering upscaling, the synthesis of antibody conjugated nanoparticles should be simple and highly reproducible. Here, we developed a facile coating strategy to produce antibody conjugated nanoparticles using ‘click chemistry’ and further evaluated their selectivity towards cancer cells expressing different markers. Our approach was consistently repeated for the conjugation of antibodies against CD44 and EGFR, which are prominent cancer cell markers. The functionalized particles presented excellent cell specificity towards CD44 and EGFR overexpressing cells, respectively. Our results indicated that the developed coating method is reproducible, versatile, non-toxic, and can be used for particle functionalization with different antibodies. This grafting strategy can be applied to a wide range of nanoparticles and will contribute to the development of future targeted drug delivery systems.

Abstract Localized hyperthermia is a promising approach to cancer therapy. However, its clinical potential is limited by heterogeneous heat distribution within tumors, and improved methods to measure temperature at the sub-micron level are required. To address this challenge, luminescent nanothermometers, such as lanthanide-doped nanocrystals (Ln-NC) operating in the near-infrared (NIR), have been investigated for accurate spatiotemporal thermal monitoring. In this study, the synthesis of neodymium-doped, sodium yttrium fluoride nanocrystals (NaYF 4 ) was optimized to achieve high photoluminescence (PL) under NIR irradiation by adjusting the dopant concentration and by shelling with inert layers. Standard curves for luminescence-based temperature readout were developed using ratiometric analysis of the temperature-dependent PL spectra in the 850-920 nm biological window. A silica shell was added to the particles and shown to confer excellent aqueous stability and cellular uptake in A549 lung cancer cells, with cell viability maintained >85% when incubated with up to 50 μg/ml of the silica-shelled particles over 6 hours. Finally, luminescent thermal readout was demonstrated in vitro in A549 cells by spectrally resolving the diffraction-limited luminescence spots from single particles over a clinically relevant temperature range from 20-50 °C. The demonstration of biocompatible, nanoscale, NIR thermometry in cells is a significant step in the development of viable hyperthermal cancer treatments. Abstract Figure