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Klimezak M, Chaud J, Brion A, Bolze F, Frisch B, Heurtault B, Kichler A, Specht A. Triplet-Triplet Annihilation Upconversion-Based Photolysis: Applications in Photopharmacology. Adv Healthc Mater 2024:e2400354. [PMID: 38613491 DOI: 10.1002/adhm.202400354] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/29/2024] [Revised: 04/04/2024] [Indexed: 04/15/2024]
Abstract
The emerging field of photopharmacology is a promising chemobiological methodology for optical control of drug activities that could ultimately solve the off-target toxicity outside the disease location of many drugs for the treatment of a given pathology. The use of photolytic reactions looks very attractive for a light-activated drug release but requires to develop photolytic reactions sensitive to red or near-infrared light excitation for better tissue penetration. This review will present the concepts of triplet-triplet annihilation upconversion-based photolysis and their recent in vivo applications for light-induced drug delivery using photoactivatable nanoparticles.
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Affiliation(s)
- Maxime Klimezak
- Laboratoire de Chémo-Biologie Synthétique et Thérapeutique (CBST), Équipe Nanoparticules Intelligentes, Université de Strasbourg, CNRS, CBST UMR 7199, Illkirch Cedex, F-67401, France
| | - Juliane Chaud
- Laboratoire de Chémo-Biologie Synthétique et Thérapeutique (CBST), Équipe Nanoparticules Intelligentes, Université de Strasbourg, CNRS, CBST UMR 7199, Illkirch Cedex, F-67401, France
- Inserm UMR_S 1121, EMR 7003 CNRS, Université de Strasbourg, Biomaterials and Bioengineering, Centre de Recherche en Biomédecine de Strasbourg, 1 rue Eugène Boeckel, Strasbourg, F-67000, France
| | - Anaïs Brion
- Inserm UMR_S 1121, EMR 7003 CNRS, Université de Strasbourg, Biomaterials and Bioengineering, Centre de Recherche en Biomédecine de Strasbourg, 1 rue Eugène Boeckel, Strasbourg, F-67000, France
| | - Frédéric Bolze
- Laboratoire de Chémo-Biologie Synthétique et Thérapeutique (CBST), Équipe Nanoparticules Intelligentes, Université de Strasbourg, CNRS, CBST UMR 7199, Illkirch Cedex, F-67401, France
| | - Benoit Frisch
- Inserm UMR_S 1121, EMR 7003 CNRS, Université de Strasbourg, Biomaterials and Bioengineering, Centre de Recherche en Biomédecine de Strasbourg, 1 rue Eugène Boeckel, Strasbourg, F-67000, France
| | - Béatrice Heurtault
- Inserm UMR_S 1121, EMR 7003 CNRS, Université de Strasbourg, Biomaterials and Bioengineering, Centre de Recherche en Biomédecine de Strasbourg, 1 rue Eugène Boeckel, Strasbourg, F-67000, France
| | - Antoine Kichler
- Inserm UMR_S 1121, EMR 7003 CNRS, Université de Strasbourg, Biomaterials and Bioengineering, Centre de Recherche en Biomédecine de Strasbourg, 1 rue Eugène Boeckel, Strasbourg, F-67000, France
| | - Alexandre Specht
- Laboratoire de Chémo-Biologie Synthétique et Thérapeutique (CBST), Équipe Nanoparticules Intelligentes, Université de Strasbourg, CNRS, CBST UMR 7199, Illkirch Cedex, F-67401, France
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Brion A, Chaud J, Klimezak M, Bolze F, Ohlmann L, Léonard J, Chassaing S, Frisch B, Kichler A, Heurtault B, Specht A. Photoactivatable Liposomes for Blue to Deep Red Light-Activated Surface Drug Release: Application to Controlled Delivery of the Antitumoral Drug Melphalan. Bioconjug Chem 2023. [PMID: 37392184 DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.3c00197] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 07/03/2023]
Abstract
Liposome-based nanoparticles able to release, via a photolytic reaction, a payload anchored at the surface of the phospholipid bilayer were prepared. The liposome formulation strategy uses an original drug-conjugated blue light-sensitive photoactivatable coumarinyl linker. This is based on an efficient blue light-sensitive photolabile protecting group modified by a lipid anchor, which enables its incorporation into liposomes, leading to blue to green light-sensitive nanoparticles. In addition, the formulated liposomes were doped with triplet-triplet annihilation upconverting organic chromophores (red to blue light) in order to prepare red light sensitive liposomes able to release a payload, by upconversion-assisted photolysis. Those light-activatable liposomes were used to demonstrate that direct blue or green light photolysis or red light TTA-UC-assisted drug photolysis can effectively photorelease a drug payload (Melphalan) and kill tumor cells in vitro after photoactivation.
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Affiliation(s)
- Anaïs Brion
- 3Bio Team, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Juliane Chaud
- 3Bio Team, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
- Équipe de chimie et neurobiologie moléculaire, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Maxime Klimezak
- Équipe de chimie et neurobiologie moléculaire, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Frédéric Bolze
- Équipe de chimie et neurobiologie moléculaire, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Laura Ohlmann
- 3Bio Team, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Jérémie Léonard
- Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, Université de Strasbourg/CNRS, UMR 7504, F-67034 Strasbourg, France
| | - Stefan Chassaing
- Institut de Chimie, Laboratoire de Synthèse, Réactivité Organiques & Catalyse, (LASYROC), Institut de Chimie, UMR 7177 Université de Strasbourg/CNRS, F-67000 Strasbourg, France
| | - Benoît Frisch
- 3Bio Team, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Antoine Kichler
- 3Bio Team, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Béatrice Heurtault
- 3Bio Team, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
| | - Alexandre Specht
- Équipe de chimie et neurobiologie moléculaire, Laboratoire de Conception et Application de Molécules Bioactives, Faculté de Pharmacie, UMR 7199 Université de Strasbourg/CNRS, F-67401 Illkirch Cedex, France
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