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Paolino M, Grisci G, Castriconi F, Reale A, Giuliani G, Donati A, Bonechi C, Giorgi G, Mendichi R, Piovani D, Boccia AC, Canetti M, Samperi F, Dattilo S, Scialabba C, Licciardi M, Paccagnini E, Gentile M, Cappelli A. Densely PEGylated Polybenzofulvene Brushes for Potential Applications in Drug Encapsulation. Pharmaceutics 2018; 10:E234. [PMID: 30445768 PMCID: PMC6321592 DOI: 10.3390/pharmaceutics10040234] [Citation(s) in RCA: 9] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/28/2018] [Revised: 11/04/2018] [Accepted: 11/12/2018] [Indexed: 11/17/2022] Open
Abstract
The technique of grafting side chains onto a linear polymeric backbone is commonly used to confer to the new polymeric material with desired properties, such as tunable solubility, ionic charge, biocompatibility, or specific interactions with biological systems. In this paper, two new polybenzofulvene backbones were assembled by spontaneous polymerization of the appropriate benzofulvene monomers (4,6-PO-BF3k and 4',6-PO-BF3k) bearing two clickable propargyloxy groups in different positions of the 3-phenylindene scaffold. Poly-4,6-PO-BF3k and poly-4',6-PO-BF3k were grafted with monomethyl oligo(ethylene glycol) (MOEG) to prepare two new polybenzofulvene brushes (i.e., poly-4,6-MOEG-9-TM-BF3k and poly-4',6-MOEG-9-TM-BF3k) by means of a "grafting onto" approach, that were characterized from the point of view of their macromolecular features, aggregation liability, and in a preliminary evaluation of biocompatibility. The obtained results make these PEGylated polybenzofulvene brushes (PPBFB) derivatives potentially useful as nanocarriers for nanoencapsulation and delivery of drug molecules.
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Affiliation(s)
- Marco Paolino
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Giorgio Grisci
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Federica Castriconi
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Annalisa Reale
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Germano Giuliani
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Alessandro Donati
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Claudia Bonechi
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Gianluca Giorgi
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Raniero Mendichi
- Istituto per lo Studio delle Macromolecole (CNR), Via A. Corti 12, 20133 Milano, Italy.
| | - Daniele Piovani
- Istituto per lo Studio delle Macromolecole (CNR), Via A. Corti 12, 20133 Milano, Italy.
| | | | - Maurizio Canetti
- Istituto per lo Studio delle Macromolecole (CNR), Via A. Corti 12, 20133 Milano, Italy.
| | - Filippo Samperi
- Istituto per i Polimeri, Compositi e Biomateriali (IPCB) U.O.S. di Catania, CNR, Via Gaifami 18, 95126 Catania, Italy.
| | - Sandro Dattilo
- Istituto per i Polimeri, Compositi e Biomateriali (IPCB) U.O.S. di Catania, CNR, Via Gaifami 18, 95126 Catania, Italy.
| | - Cinzia Scialabba
- Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche, Chimiche e Farmaceutiche (STEBICEF), Università degli Studi di Palermo, Via Archirafi 32, 90123 Palermo, Italy.
| | - Mariano Licciardi
- Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche, Chimiche e Farmaceutiche (STEBICEF), Università degli Studi di Palermo, Via Archirafi 32, 90123 Palermo, Italy.
| | - Eugenio Paccagnini
- Dipartimento di Scienze della Vita, Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Mariangela Gentile
- Dipartimento di Scienze della Vita, Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
| | - Andrea Cappelli
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018⁻2022), Università degli Studi di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italy.
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Castriconi F, Paolino M, Grisci G, Francini CM, Reale A, Giuliani G, Anzini M, Giorgi G, Mennuni L, Sabatini C, Lanza M, Caselli G, Cappelli A. Development of subnanomolar-affinity serotonin 5-HT 4 receptor ligands based on quinoline structures. Med Chem Commun 2018; 9:1466-1471. [DOI: 10.1039/c8md00233a] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/04/2018] [Accepted: 06/28/2018] [Indexed: 11/21/2022]
Abstract
A structure–affinity relationship study led to the discovery of 7h–j as novel 5-HT4 receptor ligands showing Ki values in the subnanomolar range.
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Affiliation(s)
- Federica Castriconi
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | - Marco Paolino
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | - Giorgio Grisci
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | - Cinzia Maria Francini
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | - Annalisa Reale
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | - Germano Giuliani
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | - Maurizio Anzini
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | - Gianluca Giorgi
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
| | | | | | | | | | - Andrea Cappelli
- Dipartimento di Biotecnologie
- Chimica e Farmacia (Dipartimento di Eccellenza 2018-2022)
- Università degli Studi di Siena
- 53100 Siena
- Italy
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Castriconi F, Paolino M, Donati A, Giuliani G, Anzini M, Mennuni L, Sabatini C, Lanza M, Caselli G, Makovec F, Sbraccia M, Molinari P, Costa T, Cappelli A. Multivalent ligands for the serotonin 5-HT 4 receptor. Medchemcomm 2017; 8:647-651. [PMID: 30108781 DOI: 10.1039/c6md00458j] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/08/2016] [Accepted: 02/07/2017] [Indexed: 11/21/2022]
Abstract
5-HT4 receptors are known to form constitutive dimers in membranes. To explore whether multivalency can enhance ligand interactions and/or efficacy in 5-HT4 receptors, the structure of the partial agonist ML10302 was modified with oligo(ethylene glycol) chains, thus generating, by a gradual approach, short and long tethered bivalent or tetravalent ligands and the corresponding spanner-linked monovalent controls. Both bivalent and tetravalent ligands displayed a 10-20-fold increase in binding affinity compared to appropriate controls, but no multivalent ligand showed greater binding energy than ML10302 itself. Furthermore, the direct assessment of receptor-Gs interaction and studies of cAMP signalling indicated that multivalency does not enhance the efficacy of ML10302.
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Affiliation(s)
- Federica Castriconi
- Dipartimento di Biotecnologie , Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development , Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2 , 53100 Siena , Italy . ; ; Tel: +39 0577 234320
| | - Marco Paolino
- Dipartimento di Biotecnologie , Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development , Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2 , 53100 Siena , Italy . ; ; Tel: +39 0577 234320
| | - Alessandro Donati
- Dipartimento di Biotecnologie , Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development , Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2 , 53100 Siena , Italy . ; ; Tel: +39 0577 234320
| | - Germano Giuliani
- Dipartimento di Biotecnologie , Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development , Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2 , 53100 Siena , Italy . ; ; Tel: +39 0577 234320
| | - Maurizio Anzini
- Dipartimento di Biotecnologie , Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development , Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2 , 53100 Siena , Italy . ; ; Tel: +39 0577 234320
| | - Laura Mennuni
- Rottapharm Biotech S.r.l. , Via Valosa di Sopra 3 , 20900 Monza , Italy
| | - Chiara Sabatini
- Rottapharm Biotech S.r.l. , Via Valosa di Sopra 3 , 20900 Monza , Italy
| | - Marco Lanza
- Rottapharm Biotech S.r.l. , Via Valosa di Sopra 3 , 20900 Monza , Italy
| | | | - Francesco Makovec
- Rottapharm Biotech S.r.l. , Via Valosa di Sopra 3 , 20900 Monza , Italy
| | - Maria Sbraccia
- Dipartimento di Farmacologia , Istituto Superiore di Sanità , Viale Regina Elena 299 , 00161 Roma , Italy
| | - Paola Molinari
- Dipartimento di Farmacologia , Istituto Superiore di Sanità , Viale Regina Elena 299 , 00161 Roma , Italy
| | - Tommaso Costa
- Dipartimento di Farmacologia , Istituto Superiore di Sanità , Viale Regina Elena 299 , 00161 Roma , Italy
| | - Andrea Cappelli
- Dipartimento di Biotecnologie , Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development , Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2 , 53100 Siena , Italy . ; ; Tel: +39 0577 234320
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Cappelli A, Anzini M, Castriconi F, Grisci G, Paolino M, Braile C, Valenti S, Giuliani G, Vomero S, Di Capua A, Betti L, Giannaccini G, Lucacchini A, Ghelardini C, Di Cesare Mannelli L, Frosini M, Ricci L, Giorgi G, Mascia MP, Biggio G. Design, Synthesis, and Biological Evaluation of Imidazo[1,5-a]quinoline as Highly Potent Ligands of Central Benzodiazepine Receptors. J Med Chem 2016; 59:3353-72. [PMID: 26982523 DOI: 10.1021/acs.jmedchem.6b00034] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/29/2022]
Abstract
A series of imidazo[1,5-a]quinoline derivatives was designed and synthesized as central benzodiazepine receptor (CBR) ligands. Most of the compounds showed high CBR affinity with Ki values within the submicromolar and subnanomolar ranges with interesting modulations in their structure-affinity relationships. In particular, fluoroderivative 7w (Ki = 0.44 nM) resulted in the most potent ligand among the imidazo[1,5-a]quinoline derivatives described so far. Overall, these observations confirmed the assumption concerning the presence of a large though apparently saturable lipophilic pocket in the CBR binding site region interacting with positions 4 and 5 of the imidazo[1,5-a]quinoline nucleus. The in vivo biological characterization revealed that compounds 7a,c,d,l,m,q,r,w show anxiolytic and antiamnestic activities without the unpleasant myorelaxant side effects of the classical 1,4-BDZ. Furthermore, the effect of 7l,q,r, and 8i in lowering lactate dehydrogenase (LDH) release induced by ischemia-like conditions in rat brain slices suggested neuroprotective properties for these imidazo[1,5-a]quinoline derivatives.
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Affiliation(s)
- Andrea Cappelli
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Maurizio Anzini
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Federica Castriconi
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Giorgio Grisci
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Marco Paolino
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Carlo Braile
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Salvatore Valenti
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Germano Giuliani
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Salvatore Vomero
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Angela Di Capua
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Laura Betti
- Dipartimento di Farmacia, Università di Pisa , Via Bonanno 6, 56126 Pisa, Italy
| | - Gino Giannaccini
- Dipartimento di Farmacia, Università di Pisa , Via Bonanno 6, 56126 Pisa, Italy
| | - Antonio Lucacchini
- Dipartimento di Farmacia, Università di Pisa , Via Bonanno 6, 56126 Pisa, Italy
| | - Carla Ghelardini
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino (NEUROFARBA), Sezione Farmacologia e Tossicologia, Università di Firenze , Viale G. Pieraccini 6, 50139 Firenze, Italy
| | - Lorenzo Di Cesare Mannelli
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino (NEUROFARBA), Sezione Farmacologia e Tossicologia, Università di Firenze , Viale G. Pieraccini 6, 50139 Firenze, Italy
| | - Maria Frosini
- Dipartimento di Scienze della Vita, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Lorenzo Ricci
- Dipartimento di Scienze della Vita, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Gianluca Giorgi
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena , Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Maria Paola Mascia
- Istituto di Neuroscienze, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Cittadella Universitaria , S.S. 554-Km 4.500, 09042 Monserrato Cagliari, Italy
| | - Giovanni Biggio
- Istituto di Neuroscienze, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Cittadella Universitaria , S.S. 554-Km 4.500, 09042 Monserrato Cagliari, Italy
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Castriconi F, Paolino M, Giuliani G, Anzini M, Campiani G, Mennuni L, Sabatini C, Lanza M, Caselli G, De Rienzo F, Menziani MC, Sbraccia M, Molinari P, Costa T, Cappelli A. Synthesis and structure-activity relationship studies in serotonin 5-HT4 receptor ligands based on a benzo[de][2,6]naphthridine scaffold. Eur J Med Chem 2014; 82:36-46. [PMID: 24871995 DOI: 10.1016/j.ejmech.2014.05.015] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/03/2013] [Revised: 04/30/2014] [Accepted: 05/03/2014] [Indexed: 12/12/2022]
Abstract
A small series of serotonin 5-HT4 receptor ligands has been designed from flexible 2-methoxyquinoline compounds 7a,b by applying the conformational constraint approach. Ligands 7a,b and the corresponding conformationally constrained analogues 8a-g were synthesized and their interactions with the 5-HT4 receptor were examined by measuring both binding affinity and the ability to promote or inhibit receptor-G protein coupling. Ester derivative 7a and conformationally constrained compound 8b were demonstrated to be the most interesting compounds showing a nanomolar 5-HT4R affinity similar to that shown by reference ligands cisapride (1) and RS-23,597-190 (4). The result was rationalized by docking studies in term of high similarity in the binding modalities of flexible 7a and conformationally constrained 8b. The intrinsic efficacy of some selected ligands was determined by evaluating the receptor-G protein coupling and the results obtained demonstrated that the nature and the position of substituents play a critical role in the interaction of these ligands with their receptor.
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Affiliation(s)
- Federica Castriconi
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena, Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Marco Paolino
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena, Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Germano Giuliani
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena, Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Maurizio Anzini
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena, Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Giuseppe Campiani
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena, Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy
| | - Laura Mennuni
- Rottapharm Madaus, Via Valosa di Sopra 9, 20052 Monza, Italy
| | - Chiara Sabatini
- Rottapharm Madaus, Via Valosa di Sopra 9, 20052 Monza, Italy
| | - Marco Lanza
- Rottapharm Madaus, Via Valosa di Sopra 9, 20052 Monza, Italy
| | | | - Francesca De Rienzo
- Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, Via Campi 183, 41100 Modena, Italy
| | - Maria Cristina Menziani
- Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, Via Campi 183, 41100 Modena, Italy
| | - Maria Sbraccia
- Dipartimento di Farmacologia, Istituto Superiore di Sanità, Viale Regina Elena 299, 00161 Roma, Italy
| | - Paola Molinari
- Dipartimento di Farmacologia, Istituto Superiore di Sanità, Viale Regina Elena 299, 00161 Roma, Italy
| | - Tommaso Costa
- Dipartimento di Farmacologia, Istituto Superiore di Sanità, Viale Regina Elena 299, 00161 Roma, Italy
| | - Andrea Cappelli
- Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia and European Research Centre for Drug Discovery and Development, Università degli Studi di Siena, Via A. Moro 2, 53100 Siena, Italy.
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Cappelli A, Manini M, Valenti S, Castriconi F, Giuliani G, Anzini M, Brogi S, Butini S, Gemma S, Campiani G, Giorgi G, Mennuni L, Lanza M, Giordani A, Caselli G, Letari O, Makovec F. Synthesis and structure–activity relationship studies in serotonin 5-HT1A receptor agonists based on fused pyrrolidone scaffolds. Eur J Med Chem 2013; 63:85-94. [DOI: 10.1016/j.ejmech.2013.01.044] [Citation(s) in RCA: 21] [Impact Index Per Article: 1.9] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/12/2012] [Revised: 01/14/2013] [Accepted: 01/17/2013] [Indexed: 11/25/2022]
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