Near‐Infrared Triggered Decomposition of Nanocapsules with High Tumor Accumulation and Stimuli Responsive Fast Elimination

Abstract

A near-infrared (NIR) induced decomposable polymer nanocapsule is demonstrated. The nanocapsules are fabricated based on layer-by-layer co-assembly of azobenzene functionalized polymers and up/downconversion nanoparticles (U/DCNPs). When the nanocapsules are exposed to 980 nm light, ultraviolet/visible photons emitted by the U/DCNPs can trigger the photoisomerization of azobenzene groups in the framework. The nanocapsules could decompose from large-sized nanocapsule to small U/DCNPs. Owing to their optimized original size (ca. 180 nm), the nanocapsules can effectively avoid biological barriers, provide a long blood circulation (ca. 5 h, half-life time) and achieve four-fold tumor accumulation. It can fast eliminate from tumor within one hour and release the loaded drugs for chemotherapy after NIR-induced dissociation from initial 180 nm capsules to small 20 nm U/DCNPs.

Remote Light‐Responsive Nanocarriers for Controlled Drug Delivery: Advances and Perspectives

“…With this approach, the particle from large‐sized nanocapsules can be transformed to small‐sized polymer fractions and UCNPs. Zhao et al fabricated the nanocapsules based on layer‐by‐layer coassembly of AZO functionalized polymers and UCNPs ( Figure ) . Upon NIR light irradiation, the UV/Vis UCL of UCNPs led to the reversible photoisomerization of the AZO group in the polymer framework.…”

“…Small 2019, 15,1903060 fabricated the nanocapsules based on layer-by-layer coassembly of AZO functionalized polymers and UCNPs (Figure 29). [156] Upon NIR light irradiation, the UV/Vis UCL of UCNPs led to the reversible photoisomerization of the AZO group in the polymer framework. The rotation-inversion movement then induced the decomposing of initial 180 nm nanocapsules to scattered polymers and 20 nm dual-mode up/downconversion nanoparticles (U/DCNPs).…”

Steuerung komplexer Polymermaterialien mit Licht: Wirklichkeit oder Illusion?

“…[5] Zwar gibt es zahllose Arbeiten zur Verwendung von Azobenzol bei der Wirkstofffreisetzung,n ur sehr wenige beschreiben aber In-vivo-Experimente,d ad er In-vivo-Einsatz von Azobenzol durch die Verwendung von UV-Licht zum Auslçsen der Photoisomerisierung eingeschränkt ist. [5] Zwar gibt es zahllose Arbeiten zur Verwendung von Azobenzol bei der Wirkstofffreisetzung,n ur sehr wenige beschreiben aber In-vivo-Experimente,d ad er In-vivo-Einsatz von Azobenzol durch die Verwendung von UV-Licht zum Auslçsen der Photoisomerisierung eingeschränkt ist.…”

“…Bei zwei der Untersuchungen werden Azobenzolderivate verwendet, um Fernsteuerung und Reversibilitätf ürl ichtinduzierte Sol-Gel-Phasenumwandlungen zu erzielen, [4] während die dritte Untersuchung faszinierende Abgabe-und Freisetzungseigenschaften von NIR-aktivierten zersetzbaren Nanoträgern bei Photoisomerisierung von Azobenzolfunktionen beschreibt (Abbildung 1). [5] [4a] Durch Kombinieren der Wirt-Gast-Chemie von Azobenzol und a-Cyclodextrinen mit den elektrostatischen Wechselwirkungen einer Laponitmatrix mit Guanidiniumgruppen konnten supramolekulare Mehrkomponenten-Hydrogele mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften erhalten werden. Die Azobenzoleinheiten wurden mit einer Guanidiniumgruppe funktionalisiert, die an die negativ geladene Oberfläche der Laponitmatrix binden kann und die Vereinbarkeit der organischen und anorganischen Komponenten des Hybrid-Aerogels gewährleistet.…”

“…In der letzten der besprochenen Arbeiten beschreiben Zhao und Mitarbeiter die Verwendung von Azobenzol bei der Herstellung von NIR-zersetzbaren Nanokapseln. [5] Zwar gibt es zahllose Arbeiten zur Verwendung von Azobenzol bei der Wirkstofffreisetzung,n ur sehr wenige beschreiben aber In-vivo-Experimente,d ad er In-vivo-Einsatz von Azobenzol durch die Verwendung von UV-Licht zum Auslçsen der Photoisomerisierung eingeschränkt ist. Bei ihrer Untersuchung verwenden die Autoren eine neue Strategie mit schichtweisem (Layer-by-Layer-)Zusammenfügen von negativ geladenen, Azobenzol-funktionalisiertenP olymeren, einem kationischen Polymer und auf-/abkonvertierenden Nanopartikeln (U/DCNPs).…”