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Biofunctionalization of Metal–Organic Framework Nanoparticles via Combined Nitroxide‐Mediated Polymerization and Nitroxide Exchange Reaction

Wagner, Ilona ORCID iD icon 1; Spiegel, Simon 1; Brückel, Julian 2; Schwotzer, Matthias ORCID iD icon 1; Welle, Alexander ORCID iD icon 1,3; Stenzel, Martina H. H.; Bräse, Stefan 2,4; Begum, Salma 1; Tsotsalas, Manuel ORCID iD icon 1
1 Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Organische Chemie (IOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Surface engineering of metal–organic framework nanoparticles (MOF NPs), and enabling their post-synthetic modulation that facilitates the formation of bio-interfaces has tremendous potential for diverse applications including therapeutics, imaging, biosensing, and drug-delivery systems. Despite the progress in MOF NPs synthesis, colloidal stability and homogeneous dispersity—a desirable property for biotechnological applications, stands as a critical obstacle and remains a challenging task. In this report, dynamic surfaces modification of MOF NPs with polyethylene glycol (PEG) polymer is described using grafting-from PEGylation by employing nitroxide-mediated polymerization (NMP) and inserting arginylglycylaspartic acid (RGD) peptides on the surface via a nitroxide exchange reaction (NER). The dynamic modification strategy enables tailoring PEG-grafted MOF NPs of the type UiO-66-NH2 with improved colloidal stability, and high dispersity, while the morphology and lattice crystallinity are strictly preserved. The interaction of PEG-grafted MOF NPs with human serum albumin (HSA) protein under physiological conditions is studied. The PEG-grafted colloidal MOF NPs adsorb less HSA protein than the uncoated ones. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000159109
Veröffentlicht am 04.07.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/mame.202300048
Scopus
Zitationen: 3
Web of Science
Zitationen: 3
Dimensions
Zitationen: 5
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS)
Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)
Institut für Organische Chemie (IOC)
Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1438-7492, 0003-3146, 1439-2054, 1522-9505
KITopen-ID: 1000159109
HGF-Programm 43.33.11 (POF IV, LK 01) Adaptive and Bioinstructive Materials Systems
Erschienen in Macromolecular Materials and Engineering
Verlag John Wiley and Sons
Band 308
Heft 9
Seiten Art.-Nr.: 2300048
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 18.05.2023
Nachgewiesen in Web of Science
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