SmallVolume 6, Issue 7 p. 811-817 Communication Gold Nanocages as Photothermal Transducers for Cancer Treatment† Jingyi Chen, Corresponding Author Jingyi Chen [email protected] Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA) Jingyi Chen, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA). Michael J. Welch, Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA). Younan Xia, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA).Search for more papers by this authorCharles Glaus, Charles Glaus Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA)Search for more papers by this authorRichard Laforest, Richard Laforest Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA)Search for more papers by this authorQiang Zhang, Qiang Zhang Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA)Search for more papers by this authorMiaoxian Yang, Miaoxian Yang Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA)Search for more papers by this authorMichael Gidding, Michael Gidding Department of Chemical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA)Search for more papers by this authorMichael J. Welch, Corresponding Author Michael J. Welch [email protected] Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA) Jingyi Chen, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA). Michael J. Welch, Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA). Younan Xia, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA).Search for more papers by this authorYounan Xia, Corresponding Author Younan Xia [email protected] Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA) Jingyi Chen, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA). Michael J. Welch, Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA). Younan Xia, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA).Search for more papers by this author Jingyi Chen, Corresponding Author Jingyi Chen [email protected] Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA) Jingyi Chen, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA). Michael J. Welch, Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA). Younan Xia, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA).Search for more papers by this authorCharles Glaus, Charles Glaus Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA)Search for more papers by this authorRichard Laforest, Richard Laforest Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA)Search for more papers by this authorQiang Zhang, Qiang Zhang Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA)Search for more papers by this authorMiaoxian Yang, Miaoxian Yang Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA)Search for more papers by this authorMichael Gidding, Michael Gidding Department of Chemical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA)Search for more papers by this authorMichael J. Welch, Corresponding Author Michael J. Welch [email protected] Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA) Jingyi Chen, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA). Michael J. Welch, Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA). Younan Xia, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA).Search for more papers by this authorYounan Xia, Corresponding Author Younan Xia [email protected] Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA) Jingyi Chen, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA). Michael J. Welch, Department of Radiology Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63110 (USA). Younan Xia, Department of Biomedical Engineering Washington University in St. Louis St. Louis, MO 63130 (USA).Search for more papers by this author First published: 26 March 2010 https://doi.org/10.1002/smll.200902216Citations: 570 † This work was supported in part by a Director's Pioneer Award from the NIH (DP1 OD000798) and startup funds from Washington University in St. Louis (to Y.X.), as well as a Research Development Award from the Alvin J. Siteman Cancer Center at Barnes-Jewish Hospital and Washington University School of Medicine (to J.C.). Siteman is supported by Grant P30 CA91842 from the NIH. The Inveon small animal PET/CT system, a component of the Siteman Small Animal Cancer Imaging Core, was acquired using an NIH-NCRR shared instrumentation grant (S10 RR025097, to R. L.). Part of the work was performed at the Nano Research Facility (NRF), a member of the National Nanotechnology Infrastructure Network (NNIN), which is supported by the NSF under award no. ECS-0335765. J.C. and C.G. contributed equally to the work. Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Graphical Abstract Gold nanocages represent a new class of nanomaterials with compact size and tunable optical properties in the near-infrared region. They passively accumulate in the tumor after intravenous injection. By exposing tumors to a near-infrared diode laser, the photothermal effect of the Au nanocages selectively destroys tumor tissue with minimum damage to the surrounding healthy tissue. References 1 a) M. Hu, J. Chen, Z.-Y. Li, L. Au, G. V. Hartland, X. Li, M. Marquez, Y. Xia, Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 1084; b) R. A. Sperling, P. R. Gil, F. Zhang, M. Zanella, W. J. Parak, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1896; c) E. Biosselier, D. Astrue, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1759. 2 L. R. Hirsch, R. J. Stafford, J. A. Bankson, S. R. Sershen, B. Rivera, R. E. Price, J. D. Hazle, N. J. Halas, J. L. West, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 13549. 3 X. Huang, I. H. El-Sayed, W. Qian, M. A. El-Sayed, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2115. 4 J. Chen, D. Wang, J. Xi, L. Au, A. Siekkinen, A. Warsen, Z. Y. Li, H. Zhang, Y. Xia, X. Li, Nano Lett. 2007, 7, 1318. 5 M. P. Melancon, W. Lu, Z. Yang, R. Zhang, Z. Cheng, A. M. Elliot, J. Stafford, T. Olson, J. Z. Zhang, C. Li, Mol. Cancer. Ther. 2008, 7, 1730. 6 W. Hasan, C. L. Stender, M. H. Lee, C. L. Nehl, J. Lee, T. W. Odom, Nano Lett. 2009, 9, 1555. 7 S. J. Oldenburg, R. D. Averitt, J. L. West, N. J. Halas, Chem. Phys. Lett. 1998, 288, 243. 8 L. Gou, C. J. Murphy, Chem. Mater. 2005, 17, 3668. 9 a) Y. Sun, Y. Xia, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3892; b) J. Chen, J. M. McLellan, A. Siekkinen, Y. Xiong, Z.-Y. Li, Y. Xia, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14776; c) S. E. Skrabalak, J. Chen, Y. Sun, X. Lu, L. Au, C. M. Cobley, Y. Xia, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1587. 10 D. P. O'Neal, L. R. Hirsch, N. J. Halas, J. D. Payne, J. L. West, Cancer Lett. 2004, 209, 171. 11 W. Lu, C. Xiong, G. Zhang, Q. Huang, R. Zhang, J. Z. Zhang, C. Li, Clin. Cancer Res. 2009, 15, 876. 12 E. B. Dickerson, E. C. Dreaden, X. Huang, I. H. El-Sayed, H. Chu, S. Pushpanketh, J. F. McDonald, M. A. El-Sayed, Cancer Lett. 2008, 269, 57. 13 G. von Maltzahn, J. H. Park, A. Agrawal, N. K. Bandaru, S. K. Das, M. J. Sailor, S. N. Bhatia, Cancer Res. 2009, 69, 3892. 14 L. Au, D. Zheng, F. Zhou, Z. Y. Li, X. Li, Y. Xia, ACS Nano 2008, 2, 1645. 15 S. E. Skrabalak, L. Au, X. Li, Y. Xia, Nat. Protl. 2007, 2, 2182. 16 J. Chen, F. Saeki, B. J. Wiley, H. Cang, M. J. Cobb, Z. Y. Li, L. Au, H. Zhang, M. B. Kimmey, X. Li, Y. Xia, Nano Lett. 2005, 5, 473. 17 M. S. Yavuz, Y. Cheng, J. Chen, C. M. Cobley, Q. Zhang, M. Rycenga, J. Xie, C. Kim, K. H. Song, A. G. Schwartz, L. V. Wang, Y. Xia, Nat. Mater. 2009, 8, 935. 18 Y. Matsumura, M. H., Cancer Res. 1986, 46, 6387. 19 W. P. Wuelfing, S. M. Gross, D. T. Miles, R. W. Murray, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12696. 20 E. C. Cho, C. Kim, F. Zhou, C. M. Cobley, K. H. Song, J. Chen, Z.-Y. Li, L. V. Wang, Y. Xia, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 9023. 21 J. L. Roti Roti, Int. J. Hyperthermia 2008, 24, 3. 22 S. M. Schuetze, J. F. Eary, K. A. Griffith, B. P. Rubin, D. S. Hawkins, C. B. Vernon, G. N. Mann, E. U. Conrad, J. Clin. Oncology 2005, 23, 9005. 23 N. Sunagaa, N. Oriuchib, K. Kairaa, N. Yanagitania, Y. Tomizawaa, T. Hisadaa, T. Ishizukaa, K. Endob, M. Moria, Lung Cancer 2008, 59, 203. 24 C. Pottgen, S. Levegrun, D. Theegarten, S. Marnitz, S. Grehl, R. Pink, W. Eberhardt, G. Stamatis, T. Gauler, G. Antoch, A. Bockisch, M. Stuschke, Clin. Cancer Res. 2006, 12, 97. 25 D. Hellwig, T. P. Graeter, D. Ukena, T. Georg, C.-M. Kirsch, D.-I. H.-J. Schäfers, J. Thor. Cardiov. Surg. 2004, 128, 892. 26 H. S. Choi, W. Liu, P. Misra, E. Tanaka, J. P. Zimmer, B. I. Ipe, M. G. Bawendi, J. V. Frangioni, Nat. Biotech. 2007, 25, 1165. 27 Q.-Y. Cai, S. H. Kim, K. S. Choi, S. Y. Kim, S. J. Byun, K. W. Kim, S. H. Park, S. K. Juhng, K.-H. Yoon, Invest. Radiol. 2007, 42, 797. 28 R. K. Jain, Ann. Rev. Biomed. Engin. 1999, 1, 241. 29 V. K. Sarin, S. B. H. Kent, J. P. Tam, R. B. Merrifield, Anal. Biochem. 1981, 117, 147. 30 A. Ruangma, B. Bai, J. S. Lewis, X. Sun, M. J. Welch, R. Leahy, R. Laforest, Nucl. Med. Biol. 2006, 33, 217. 31 K. R. Zasadny, R. L. Wahl, R. L. Radiology 1993, 189, 847. Citing Literature Volume6, Issue7April 9, 2010Pages 811-817 ReferencesRelatedInformation

Photothermal-chemotherapy (PT-CT) is a promising strategy for cancer treatment, but its development is hindered by the issues regarding to the long-term safety of carriers and imperfect drug release profiles. In this article, we use polyethylene glycol-modified polydopamine nanoparticles (PDA-PEG) as an outstanding PT-CT agent for cancer treatment. PDA-PEG possesses excellent biocompatibility and photothermal effect, and could easily load anticancer drugs such as doxorubicin (DOX) and 7-ethyl-10-hydroxycamptothecin (SN38) via π-π stacking and/or hydrogen binding. Moreover, the drug-loaded PDA-PEG showed great stability and drug-retaining capability in physiological condition, and could respond to multiple stimuli including near infrared light, pH and reactive oxygen species to trigger the release of loaded anticancer drugs. The in vitro and in vivo studies demonstrated that PDA-PEG-mediated PT-CT showed synergetic effect for cancer therapy.

Schizophrenia remains among the most prevalent neuropsychiatric disorders, and current treatment options are accompanied by unwanted side effects. New treatments that better address core features of the disease with minimal side effects are needed.As a new therapeutic approach, 1-(4-fluoro-phenyl)-4-((6bR, 10aS)-3-methyl-2,3,6b,9,10,10a-hexahydro-1H,7H-pyrido[3',4':4,5]pyrrolo[1,2,3-de]quinoxalin-8-yl)-butan-1-one (ITI-007) is currently in human clinical trials for the treatment of schizophrenia. Here, we characterize the preclinical functional activity of ITI-007.ITI-007 is a potent 5-HT2A receptor ligand (K i = 0.5 nM) with strong affinity for dopamine (DA) D2 receptors (K i = 32 nM) and the serotonin transporter (SERT) (K i = 62 nM) but negligible binding to receptors (e.g., H1 histaminergic, 5-HT2C, and muscarinic) associated with cognitive and metabolic side effects of antipsychotic drugs. In vivo it is a 5-HT2A antagonist, blocking (±)-2,5-dimethoxy-4-iodoamphetamine hydrochloride (DOI)-induced headtwitch in mice with an inhibitory dose 50 (ID50) = 0.09 mg/kg, per oral (p.o.), and has dual properties at D2 receptors, acting as a postsynaptic D2 receptor antagonist to block D-amphetamine hydrochloride (D-AMPH) hyperlocomotion (ID50 = 0.95 mg/kg, p.o.), yet acting as a partial agonist at presynaptic striatal D2 receptors in assays measuring striatal DA neurotransmission. Further, in microdialysis studies, this compound significantly and preferentially enhances mesocortical DA release. At doses relevant for antipsychotic activity in rodents, ITI-007 has no demonstrable cataleptogenic activity. ITI-007 indirectly modulates glutamatergic neurotransmission by increasing phosphorylation of GluN2B-type N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors and preferentially increases phosphorylation of glycogen synthase kinase 3β (GSK-3β) in mesolimbic/mesocortical dopamine systems.The combination of in vitro and in vivo activities of this compound support its development for the treatment of schizophrenia and other psychiatric and neurologic disorders.

Cellulose is difficult to melt or dissolve. The dissolution and regeneration process paves the way to convert cellulose into diverse forms but still suffers from high costs and environmental pollution. Here, we developed a method that uses aqueous alkali to efficiently dissolve cellulose at a temperature above 0 °C in minutes for fabricating regenerated cellulose. Cellulose was modified with minimal carboxymethyl groups to weaken the intermolecular interaction and improve its dissolution. The modified cellulose can be commercially obtained from carboxymethyl cellulose manufacturing with low cost and high quality. The use of only aqueous alkali reduces pollution and facilitates chemical recycling, and the moderate dissolving temperature reduces energy consumption. The regenerated cellulose materials display excellent mechanical properties and can be recycled or biodegraded after use. The method allows the use of diverse raw materials and modifications to broaden its applicability. The study develops a low-cost and eco-friendly method to fabricate regenerated cellulose.

Development of more efficacious medications with improved safety profiles to manage and treat multiple forms of pain is a critical element of healthcare. To this end, we have designed and synthesized a novel class of tetracyclic pyridopyrroloquinoxalinone derivatives with analgesic properties. The receptor binding profiles and analgesic properties of these tetracyclic compounds were studied. Systematic optimizations of this novel scaffold culminated in the discovery of the clinical candidate, (6