Nanomaterials for promoting axon regeneration after spinal cord injury: Mechanisms and prospects

Abstract

The establishment of new functional connections through axon regeneration is essential for functional recovery following spinal cord injury (SCI). With the rapid advancement of nanotechnology, nanomaterial (NM)-based therapies have emerged as promising approaches to promote axon regeneration after SCI. Specifically, NMs can limit the spread of damage, maintain homeostasis in the extracellular environment surrounding injured axons, and ultimately facilitate axon growth following SCI. In particular, NMs with enzyme-like properties, such as cerium oxide and manganese dioxide, can clear reactive oxygen species in the damaged area, thereby promoting axon regeneration. Additionally, NMs with electromagnetic properties can promote and guide axon regeneration under the influence of magnetic or electric fields. Importantly, the biological mechanisms by which NMs promote axon regeneration are summarized and discussed to explore promising NM-based strategies for achieving functional recovery after SCI. Together, elucidating the physicochemical properties of NMs and the biological basis for their promotion of axon regeneration after SCI can help fill the gaps in our understanding of how NMs can be used to treat SCI and further the clinical translation of NMs in the future.

Keywords

axon growth capacity / axon regeneration / inhibitory extracellular environment / nanomaterials / spinal cord injury

References

[1] B. Jiang, D. Sun, H. Sun, X. Ru, H. Liu, S. Ge, J. Fu, W. Wang, Front. Neurol. 2021, 12, 784647.

[2] X. Hu, W. Xu, Y. Ren, Z. Wang, X. He, R. Huang, B. Ma, J. Zhao, R. Zhu, L. Cheng, Signal Transduct. Targeted Ther. 2023, 8, 245.

[3] C. Aijie, L. Xuan, L. Huimin, Z. Yanli, K. Yiyuan, L. Yuqing, S. Longquan, Nanomedicine 2018, 13, 1067.

[4] M. A. Anderson, T. M. O’Shea, J. E. Burda, Y. Ao, S. L. Barlatey, A. M. Bernstein, J. H. Kim, N. D. James, A. Rogers, B. Kato, A. L. Wollenberg, R. Kawaguchi, G. Coppola, C. Wang, T. J. Deming, Z. He, G. Courtine, M. V. Sofroniew, Nature 2018, 561, 396.

[5] B. Zheng, M. H. Tuszynski, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2023, 24, 396.

[6] X. He, Y. Zhu, B. Ma, X. Xu, R. Huang, L. Cheng, R. Zhu, Adv. Drug Deliv. Rev. 2022, 187, 114379.

[7] Y. You, J. Jiang, G. Zheng, Z. Chen, Y. X. Zhu, H. Ma, H. Lin, X. Guo, J. Shi, Adv. Mater. 2024, 36, 2311429.

[8] X. Gao, Z. Han, C. Huang, H. Lei, G. Li, L. Chen, D. Feng, Z. Zhou, Q. Shi, L. Cheng, X. Zhou, Bioact. Mater. 2022, 18, 569.

[9] Y. H. Song, N. K. Agrawal, J. M. Griffin, C. E. Schmidt, Adv. Drug Deliv. Rev. 2019, 148, 38.

[10] A. Frati, D. Cerretani, A. I. Fiaschi, P. Frati, V. Gatto, R. La Russa, A. Pesce, E. Pinchi, A. Santurro, F. Fraschetti, V. Fineschi, Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 2600.

[11] J. Wu, X. Wang, Q. Wang, Z. Lou, S. Li, Y. Zhu, L. Qin, H. Wei, Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 1004.

[12] Z. Elmazoglu, H. Kayhan, A. Santamaría, E. Rangel-López, P. K. Uğur, A. Ceylan, M. Aschner, Ç. Karasu, Neurochem. Res. 2021, 46, 3325.

[13] L. Xu, J. Mu, Z. Ma, P. Lin, F. Xia, X. Hu, J. Wu, J. Cao, S. Liu, T. Huang, D. Ling, J. Gao, F. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 37193.

[14] B. Choi, M. Soh, Y. Manandhar, D. Kim, S. I. Han, S. Baik, K. Shin, S. Koo, H. J. Kwon, G. Ko, J. Oh, H. Hwang, T. Hyeon, S. J. Lee, Nanoscale 2019, 11, 19437.

[15] J. W. Kim, C. Mahapatra, J. Y. Hong, M. S. Kim, K. W. Leong, H. W. Kim, J. K. Hyun, Adv. Sci. 2017, 4, 1700034.

[16] L. Li, B. Xiao, J. Mu, Y. Zhang, C. Zhang, H. Cao, R. Chen, H. K. Patra, B. Yang, S. Feng, Y. Tabata, N. K. H. Slater, J. Tang, Y. Shen, J. Gao, ACS Nano 2019, 13, 14283.

[17] L. Gao, K. Fan, X. Yan, Theranostics 2017, 7, 3207.

[18] L. Gao, X. Yan, in Biological and Bio-Inspired Nanomaterials: Properties and Assembly Mechanisms (Eds: S. Perrett, A. K. Buell, T. P. J. Knowles), Springer Singapore 2019, pp. 291-312.

[19] N. Singh, M. A. Savanur, S. Srivastava, P. D'Silva, G. Mugesh, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 14267.

[20] N. Singh, M. A. Savanur, S. Srivastava, P. D'Silva, G. Mugesh, Nanoscale 2019, 11, 3855.

[21] W. Feng, X. Han, H. Hu, M. Chang, L. Ding, H. Xiang, Y. Chen, Y. Li, Nat. Commun. 2021, 12, 2203.

[22] A. A. Vernekar, D. Sinha, S. Srivastava, P. U. Paramasivam, P. D’Silva, G. Mugesh, Nat. Commun. 2014, 5, 5301.

[23] C. Hao, A. Qu, L. Xu, M. Sun, H. Zhang, C. Xu, H. Kuang, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 1091.

[24] M. Ma, Z. Liu, N. Gao, Z. Pi, X. Du, J. Ren, X. Qu, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 21702.

[25] Y. Song, X. Wang, C. Zhao, K. Qu, J. Ren, X. Qu, Chemistry 2010, 16, 3617.

[26] G. Wu, V. Berka, P. J. Derry, K. Mendoza, E. Kakadiaris, T. Roy, T. A. Kent, J. M. Tour, A.-L. Tsai, ACS Nano 2019, 13, 11203.

[27] Y. Tao, Y. Lin, Z. Huang, J. Ren, X. Qu, Adv. Mater. 2013, 25, 2594.

[28] L. Dal Bosco, G. E. Weber, G. M. Parfitt, A. P. Cordeiro, S. K. Sahoo, C. Fantini, M. C. Klosterhoff, L. A. Romano, C. A. Furtado, A. P. Santos, J. M. Monserrat, D. M. Barros, PLoS One 2015, 10, e0129156.

[29] Z. Zhang, X. Zhang, B. Liu, J. Liu, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5412.

[30] K. Fan, H. Wang, J. Xi, Q. Liu, X. Meng, D. Duan, L. Gao, X. Yan, Chem. Commun. 2017, 53, 424.

[31] D. H. Youn, N. M. Tran, B. J. Kim, Y. Kim, J. P. Jeon, H. Yoo, Sci. Rep. 2021, 11, 15571.

[32] S. Ghosh, P. Roy, N. Karmodak, E. D. Jemmis, G. Mugesh, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4510.

[33] C. Korsvik, S. Patil, S. Seal, W. T. Self, Chem. Commun. 2007, 1056.

[34] V. Baldim, F. Bedioui, N. Mignet, I. Margaill, J. F. Berret, Nanoscale 2018, 10, 6971.

[35] S. S. Lee, W. Song, M. Cho, H. L. Puppala, P. Nguyen, H. Zhu, L. Segatori, V. L. Colvin, ACS Nano 2013, 7, 9693.

[36] J. Li, W. Liu, X. Wu, X. Gao, Biomaterials 2015, 48, 37.

[37] X. Mu, J. Wang, Y. Li, F. Xu, W. Long, L. Ouyang, H. Liu, Y. Jing, J. Wang, H. Dai, Q. Liu, Y. Sun, C. Liu, X. D. Zhang, ACS Nano 2019, 13, 1870.

[38] W. Luo, Y. Wang, F. Lin, Y. Liu, R. Gu, W. Liu, C. Xiao, Int. J. Nanomed. 2020, 15, 10113.

[39] M. Soh, D. W. Kang, H. G. Jeong, D. Kim, D. Y. Kim, W. Yang, C. Song, S. Baik, I. Y. Choi, S. K. Ki, H. J. Kwon, T. Kim, C. K. Kim, S. H. Lee, T. Hyeon, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 11399.

[40] X. Zuo, C. Peng, Q. Huang, S. Song, D. Li, C. Fan, Nano Res. 2009, 2, 617.

[41] Y. Hu, H. Cheng, X. Zhao, J. Wu, F. Muhammad, S. Lin, J. He, L. Zhou, C. Zhang, Y. Deng, P. Wang, Z. Zhou, S. Nie, H. Wei, ACS Nano 2017, 11, 5558.

[42] W. H. Chen, M. Vázquez-González, A. Kozell, A. Cecconello, I. Willner, Small 2018, 14, 1703149.

[43] H. He, X. Shi, J. Wang, X. Wang, Q. Wang, D. Yu, B. Ge, X. Zhang, F. Huang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 209.

[44] D. M. Suter, K. E. Miller, Prog. Neurobiol. 2011, 94, 91.

[45] G. C. de Ruiter, R. J. Spinner, J. Verhaagen, M. J. Malessy, J. Neurosurg. 2014, 120, 493.

[46] Š. Kubinová, Neurochem. Res. 2020, 45, 171.

[47] A. Pal, S. Kumar, S. Jain, T. C. Nag, R. Mathur, J. Nanosci. Nanotechnol. 2018, 18, 6756.

[48] D. Tukmachev, O. Lunov, V. Zablotskii, A. Dejneka, M. Babic, E. Syková, Š. Kubinová, Nanoscale 2015, 7, 3954.

[49] C. H. Hwang, Int. J. Nanomed. 2020, 15, 9683.

[50] S. Kumar, S. Dey, S. Jain, Electromagn. Biol. Med. 2017, 36, 88.

[51] C. Riggio, M. P. Calatayud, M. Giannaccini, B. Sanz, T. E. Torres, R. Fernández-Pacheco, A. Ripoli, M. R. Ibarra, L. Dente, A. Cuschieri, G. F. Goya, V. Raffa, Nanomed 2014, 10, 1549.

[52] J. C. Rose, M. Cámara-Torres, K. Rahimi, J. Köhler, M. Möller, L. De Laporte, Nano Lett. 2017, 17, 3782.

[53] Y. Wang, B. Li, H. Xu, S. Du, T. Liu, J. Ren, J. Zhang, H. Zhang, Y. Liu, L. Lu, J. Nanobiotechnol. 2020, 18, 64.

[54] S. De Vincentiis, A. Falconieri, M. Mainardi, V. Cappello, V. Scribano, R. Bizzarri, B. Storti, L. Dente, M. Costa, V. Raffa, J. Neurosci. 2020, 40, 4997.

[55] M. Marcus, M. Karni, K. Baranes, I. Levy, N. Alon, S. Margel, O. Shefi, J. Nanobiotechnol. 2016, 14, 37.

[56] Y. Chen, S. Guzik, J. P. Sumner, J. Moreland, A. P. Koretsky, Nanotechnology 2011, 22, 065101.

[57] A. Pal, A. Singh, T. C. Nag, P. Chattopadhyay, R. Mathur, S. Jain, Int. J. Nanomed. 2013, 8, 2259.

[58] P. Umarao, S. Bose, S. Bhattacharyya, A. Kumar, S. Jain, J. Nanosci. Nanotechnol. 2016, 16, 261.

[59] V. Zaporozhan, A. Ponomarenko, Int. J. Environ. Res. Public Health 2010, 7, 938.

[60] S. Xu, G. Zhang, J. Zhang, W. Liu, Y. Wang, X. Fu, Int. J. Nanomed. 2023, 18, 7803.

[61] M. Jeon, G. Lin, Z. R. Stephen, J. E. Vechey, M. Singh, R. Revia, A. H. Newman, D. Martinez, M. Zhang, Biomater. Sci. 2020, 8, 4166.

[62] I. Goganau, B. Sandner, N. Weidner, K. Fouad, A. Blesch, Exp. Neurol. 2018, 300, 247.

[63] Y. Qian, Y. Cheng, J. Cai, X. Zhao, Y. Ouyang, W.-E. Yuan, C. Fan, Regen. Med. 2019, 14, 969.

[64] S. Aznar-Cervantes, A. Pagán, J. G. Martínez, A. Bernabeu-Esclapez, T. F. Otero, L. Meseguer-Olmo, J. I. Paredes, J. L. Cenis, Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 2017, 79, 315.

[65] J. Huang, L. Lu, J. Zhang, X. Hu, Y. Zhang, W. Liang, S. Wu, Z. Luo, PLoS One 2012, 7, e39526.

[66] J. S. Park, K. Park, H. T. Moon, D. G. Woo, H. N. Yang, K. H. Park, Langmuir 2009, 25, 451.

[67] E. B. Malarkey, K. A. Fisher, E. Bekyarova, W. Liu, R. C. Haddon, V. Parpura, Nano Lett. 2009, 9, 264.

[68] A. Mazzatenta, M. Giugliano, S. Campidelli, L. Gambazzi, L. Businaro, H. Markram, M. Prato, L. Ballerini, J. Neurosci. 2007, 27, 6931.

[69] G. Cellot, E. Cilia, S. Cipollone, V. Rancic, A. Sucapane, S. Giordani, L. Gambazzi, H. Markram, M. Grandolfo, D. Scaini, F. Gelain, L. Casalis, M. Prato, M. Giugliano, L. Ballerini, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 126.

[70] A. Serafino, A. R. Togna, G. I. Togna, A. Lisi, M. Ledda, S. Grimaldi, J. Russier, F. Andreola, M. Monthioux, F. Béguin, M. Marcaccio, S. Rapino, F. Paolucci, S. Fiorito, Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 2012, 8, 299.

[71] K. Yazda, S. Tahir, T. Michel, B. Loubet, M. Manghi, J. Bentin, F. Picaud, J. Palmeri, F. Henn, V. Jourdain, Nanoscale 2017, 9, 11976.

[72] N. Li, X. Zhang, Q. Song, R. Su, Q. Zhang, T. Kong, L. Liu, G. Jin, M. Tang, G. Cheng, Biomaterials 2011, 32, 9374.

[73] Q. Tu, L. Pang, L. Wang, Y. Zhang, R. Zhang, J. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 13188.

[74] Y. Zhang, S. Chen, Z. Xiao, X. Liu, C. Wu, K. Wu, A. Liu, D. Wei, J. Sun, L. Zhou, H. Fan, Adv. Healthcare Mater. 2021, 10, 2100695.

[75] P. Chen, C. Xu, P. Wu, K. Liu, F. Chen, Y. Chen, H. Dai, Z. Luo, ACS Nano 2022, 16, 16513.

[76] E. Moeendarbary, I. P. Weber, G. K. Sheridan, D. E. Koser, S. Soleman, B. Haenzi, E. J. Bradbury, J. Fawcett, K. Franze, Nat. Commun. 2017, 8, 14787.

[77] D. Koch, W. J. Rosoff, J. Jiang, H. M. Geller, J. S. Urbach, Biophys. J. 2012, 102, 452.

[78] A. I. Athamneh, D. M. Suter, Front. Cell. Neurosci. 2015, 9, 359.

[79] F. Z. Volpato, T. Führmann, C. Migliaresi, D. W. Hutmacher, P. D. Dalton, Biomaterials 2013, 34, 4945.

[80] A. F. Girão, M. C. Serrano, A. Completo, P. A. A. P. Marques, ACS Nano 2022, 16, 13430.

[81] A. Domínguez-Bajo, A. González-Mayorga, C. R. Guerrero, F. J. Palomares, R. García, E. López-Dolado, M. C. Serrano, Biomaterials 2019, 192, 461.

[82] J. Dong, Q. Ma, Part. Fibre Toxicol. 2016, 13, 60.

[83] B. Liu, Q. Bing, S. Li, B. Han, J. Lu, R. Baiyun, X. Zhang, Y. Lv, H. Wu, Z. Zhang, J. Nanobiotechnol. 2019, 17, 45.

[84] Y. Qian, H. Lin, Z. Yan, J. Shi, C. Fan, Mater. Today 2021, 51, 165.

[85] A. Higuchi, T. Watanabe, Y. Matsubara, Y. Matsuoka, S. Hayashi, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11033.

[86] Z. Qin, J. C. Bischof, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1191.

[87] I. Zare, M. T. Yaraki, G. Speranza, A. H. Najafabadi, A. Shourangiz-Haghighi, A. B. Nik, B. B. Manshian, C. Saraiva, S. J. Soenen, M. J. Kogan, J. W. Lee, N. V. Apollo, L. Bernardino, E. Araya, D. Mayer, G. Mao, M. R. Hamblin, Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 2601.

[88] Y. Liu, J. Kangas, Y. Wang, K. Khosla, J. Pasek-Allen, A. Saunders, S. Oldenburg, J. Bischof, Nanoscale 2020, 12, 12346.

[89] C. Y. Huang, C. C. Lien, C. F. Cheng, T. Y. Yen, C. J. Chen, M. L. Tsaur, J. Neurosci. 2017, 37, 4433.

[90] J. L. Carvalho-de-Souza, O. K. Nag, E. Oh, A. L. Huston, I. Vurgaftman, D. R. Pepperberg, F. Bezanilla, J. B. Delehanty, ACS Chem. Neurosci. 2019, 10, 1478.

[91] J. Tang, N. Qin, Y. Chong, Y. Diao, Z. Wang, T. Xue, M. Jiang, J. Zhang, G. Zheng, Nat. Commun. 2018, 9, 786.

[92] Z. Mou, M. You, W. Xue, Lasers Med. Sci. 2018, 33, 1907.

[93] C. Paviolo, J. W. Haycock, J. Yong, A. Yu, P. R. Stoddart, S. L. McArthur, Biotechnol. Bioeng. 2013, 110, 2277.

[94] M. R. K. Ali, Y. Wu, D. Ghosh, B. H. Do, K. Chen, M. R. Dawson, N. Fang, T. A. Sulchek, M. A. El-Sayed, ACS Nano 2017, 11, 3716.

[95] J. Lin, H. Zhang, Z. Chen, Y. Zheng, ACS Nano 2010, 4, 5421.

[96] A. F. M. Salvador, J. Kipnis, Semin. Immunol. 2022, 59, 101629.

[97] J. C. T. Chio, N. Punjani, N. Hejrati, M.-M. Zavvarian, J. Hong, M. G. Fehlings, Antioxid. Redox Signal. 2021, 37, 184.

[98] S. P. Gadani, J. T. Walsh, J. R. Lukens, J. Kipnis, Neuron 2015, 87, 47.

[99] J. Van Broeckhoven, D. Sommer, D. Dooley, S. Hendrix, A. Franssen, Brain 2021, 144, 2933.

[100] A. P. Tran, P. M. Warren, J. Silver, Physiol. Rev. 2018, 98, 881.

[101] C. Li, Z. Wu, L. Zhou, J. Shao, X. Hu, W. Xu, Y. Ren, X. Zhu, W. Ge, K. Zhang, J. Liu, R. Huang, J. Yu, D. Luo, X. Yang, W. Zhu, R. Zhu, C. Zheng, Y. E. Sun, L. Cheng, Signal Transduct Target Ther. 2022, 7, 65.

[102] S. J. Jeong, J. G. Cooper, I. Ifergan, T. L. McGuire, D. Xu, Z. Hunter, S. Sharma, D. McCarthy, S. D. Miller, J. A. Kessler, Neurobiol. Dis. 2017, 108, 73.

[103] J. Park, Y. Zhang, E. Saito, S. J. Gurczynski, B. B. Moore, B. J. Cummings, A. J. Anderson, L. D. Shea, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2019, 116, 14947.

[104] Q. Zhang, D. Dehaini, Y. Zhang, J. Zhou, X. Chen, L. Zhang, R. H. Fang, W. Gao, L. Zhang, Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 1182.

[105] J. R. Nakkala, Y. Duan, J. Ding, W. Muhammad, D. Zhang, Z. Mao, H. Ouyang, C. Gao, Acta Biomater. 2022, 141, 24.

[106] J. Dong, Q. Ma, Nanotoxicology 2018, 12, 153.

[107] Y. Xu, Y. Luo, Z. Weng, H. Xu, W. Zhang, Q. Li, H. Liu, L. Liu, Y. Wang, X. Liu, L. Liao, X. Wang, ACS Nano 2023, 17, 18732.

[108] X. Jiang, W. Wang, J. Tang, M. Han, Y. Xu, L. Zhang, J. Wu, Y. Huang, Z. Ding, H. Sun, K. Xi, Y. Gu, L. Chen, Adv. Sci. 2024, 11, 2306780.

[109] X. Hu, R. K. Leak, Y. Shi, J. Suenaga, Y. Gao, P. Zheng, J. Chen, Nat. Rev. Neurol. 2015, 11, 56.

[110] V. Bellver-Landete, F. Bretheau, B. Mailhot, N. Vallières, M. Lessard, M. E. Janelle, N. Vernoux, M. Tremblay, T. Fuehrmann, M. S. Shoichet, S. Lacroix, Nat. Commun. 2019, 10, 518.

[111] H. A. Vecchiarelli, M.-È. Tremblay, Annu. Rev. Genet. 2023, 57, 65.

[112] Y. Wang, B. Wang, M. T. Zhu, M. Li, H. J. Wang, M. Wang, H. Ouyang, Z. F. Chai, W. Y. Feng, Y. L. Zhao, Toxicol. Lett. 2011, 205, 26.

[113] E. Dyne, P. S. Prakash, J. Li, B. Yu, T. L. Schmidt, S. Huang, M. H. Kim, Nanomed 2021, 34, 102397.

[114] M. A. Tafoya, S. Madi, L. O. Sillerud, J. Magn. Reson. Imaging 2017, 46, 574.

[115] E. Hutter, S. Boridy, S. Labrecque, M. Lalancette-Hébert, J. Kriz, F. M. Winnik, D. Maysinger, ACS Nano 2010, 4, 2595.

[116] N. M. La-Beck, M. R. Islam, M. M. Markiewski, Front. Immunol. 2020, 11, 603039.

[117] Y. Yang, N. Wang, Y. Zhu, Y. Lu, Q. Chen, S. Fan, Q. Huang, X. Chen, L. Xia, Y. Wei, J. Zheng, X. Liu, Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021, 211, 111900.

[118] E. Lira-Diaz, M. G. Gonzalez-Pedroza, C. Vasquez, R. A. Morales-Luckie, O. Gonzalez-Perez, Neurosci. Res. 2021, 170, 76.

[119] Z. Liu, X. Yao, W. Jiang, W. Li, S. Zhu, C. Liao, L. Zou, R. Ding, J. Chen, J. Neuroinflammation 2020, 17, 90.

[120] C. Hoyle, J. Rivers-Auty, E. Lemarchand, S. Vranic, E. Wang, M. Buggio, N. J. Rothwell, S. M. Allan, K. Kostarelos, D. Brough, ACS Nano 2018, 12, 11949.

[121] D. Maysinger, J. Ji, Curr. Pharm. Des. 2019, 25, 3905.

[122] A. Stojiljković, K. Kuehni-Boghenbor, V. Gaschen, G. Schüpbach, M. Mevissen, C. Kinnear, A. M. Möller, M. H. Stoffel, Nanoscale 2016, 8, 16650.

[123] S. I. Jenkins, M. R. Pickard, D. N. Furness, H. H. Yiu, D. M. Chari, Nanomedicine 2013, 8, 951.

[124] A. K. Sharma, V. Singh, R. Gera, M. P. Purohit, D. Ghosh, Mol. Neurobiol. 2017, 54, 6273.

[125] C. G. Fresta, A. Chakraborty, M. B. Wijesinghe, A. M. Amorini, G. Lazzarino, G. Lazzarino, B. Tavazzi, S. M. Lunte, F. Caraci, P. Dhar, G. Caruso, Cell Death Dis. 2018, 9, 245.

[126] S. Papa, R. Ferrari, M. De Paola, F. Rossi, A. Mariani, I. Caron, E. Sammali, M. Peviani, V. Dell'Oro, C. Colombo, M. Morbidelli, G. Forloni, G. Perale, D. Moscatelli, P. Veglianese, J. Control Release 2014, 174, 15.

[127] L. Fiorani, M. Passacantando, S. Santucci, S. Di Marco, S. Bisti, R. Maccarone, PLoS One 2015, 10, e0140387.

[128] J. Zheng, J. Lu, S. Mei, H. Wu, Z. Sun, Y. Fang, S. Xu, X. Wang, L. Shi, W. Xu, S. Chen, J. Yu, F. Liang, J. Zhang, J. Neuroinflammation 2021, 18, 43.

[129] D. A. Gonzalez-Carter, B. F. Leo, P. Ruenraroengsak, S. Chen, A. E. Goode, I. G. Theodorou, K. F. Chung, R. Carzaniga, M. S. Shaffer, D. T. Dexter, M. P. Ryan, A. E. Porter, Sci. Rep. 2017, 7, 42871.

[130] J. Mondal, V. Revuri, P. Choochana, P. Ganesan, W. Kang, Y.-K. Lee, J. Pharm. Invest. 2020, 50, 209.

[131] J. Ma, J. Li, X. Wang, M. Li, W. Teng, Z. Tao, J. Xie, Y. Ma, Q. Shi, B. Li, Adv. Healthcare Mater. 2023, 12, 2202377.

[132] N. A. Devanney, A. N. Stewart, J. C. Gensel, Exp. Neurol. 2020, 329, 113310.

[133] S. Fiorito, J. Russier, A. Salemme, M. Soligo, L. Manni, E. Krasnowska, S. Bonnamy, E. Flahaut, A. Serafino, G. Togna, L. Marlier, A. Togna, Carbon 2017, 129, 572.

[134] C. Mu, J. L. Reed, F. Wang, M. N. Tantawy, J. C. Gore, L. M. Chen, Mol. Imaging Biol. 2024, 26, 240.

[135] J. Kjell, S. Codeluppi, A. Josephson, M. B. Abrams, Brain Pathol. 2014, 24, 557.

[136] L. Gong, Y. Gu, X. Han, C. Luan, C. Liu, X. Wang, Y. Sun, M. Zheng, M. Fang, S. Yang, L. Xu, H. Sun, B. Yu, X. Gu, S. Zhou, Neurosci. Bull. 2023, 39, 213.

[137] K. L. Adams, V. Gallo, Nat. Neurosci. 2018, 21, 9.

[138] K. Xu, A. T. Malouf, A. Messing, J. Silver, Glia 1999, 25, 390.

[139] Y. Liu, D. X. Ban, C. Ma, Z. G. Zhang, J. Y. Zhang, S. J. Gao, S. Q. Feng, J. Biomed. Nanotechnol. 2016, 12, 2063.

[140] T. M. O'Shea, J. E. Burda, M. V. Sofroniew, J. Clin. Investig. 2017, 127, 3259.

[141] P. Sabourian, M. Frounchi, S. Kiani, S. Mashayekhan, M. Z. Kheirabadi, Y. Heydari, S. S. Ashraf, Drug Deliv. Transl Res. 2023, 13, 1842.

[142] C. F. Vogelaar, B. König, S. Krafft, V. Estrada, N. Brazda, B. Ziegler, A. Faissner, H. W. Müller, PLoS One 2015, 10, e0134371.

[143] M. Ayazi, S. Zivkovic, G. Hammel, B. Stefanovic, Y. Ren, Cells 2022, 11, 2371.

[144] C. E. Dorrier, H. E. Jones, L. Pintarić, J. A. Siegenthaler, R. Daneman, Nat. Rev. Neurosci. 2022, 23, 23.

[145] S. Liu, T. Ale, V. Kehinde, T. Ale, H.-C. Wang, E. Lavik, ACS Biomater. Sci. Eng. 2023, 9, 3348.

[146] J. M. de Almeida Rodolpho, K. F. de Godoy, P. Brassolatti, B. D. de Lima Fragelli, C. A. de Castro, M. Assis, C. Speglich, J. Cancino-Bernardi, E. Longo, F. de Freitas Anibal, Cell. Physiol. Biochem. 2021, 55, 364.

[147] Y. Xiao, D. Xu, H. Song, F. Shu, P. Wei, X. Yang, C. Zhong, X. Wang, W. E. Müller, Y. Zheng, S. Xiao, Z. Xia, Int. J. Nanomed. 2019, 14, 5989.

[148] J. Chen, Z. Wang, Z. Zheng, Y. Chen, S. Khor, K. Shi, Z. He, Q. Wang, Y. Zhao, H. Zhang, X. Li, J. Li, J. Yin, X. Wang, J. Xiao, Cell Death Dis. 2017, 8, e3090.

[149] F. C. Simões, T. J. Cahill, A. Kenyon, D. Gavriouchkina, J. M. Vieira, X. Sun, D. Pezzolla, C. Ravaud, E. Masmanian, M. Weinberger, S. Mayes, M. E. Lemieux, D. N. Barnette, M. Gunadasa-Rohling, R. M. Williams, D. R. Greaves, L. A. Trinh, S. E. Fraser, S. L. Dallas, R. P. Choudhury, T. Sauka-Spengler, P. R. Riley, Nat. Commun. 2020, 11, 600.

[150] J. W. Austin, C. Gilchrist, M. G. Fehlings, J. Neurochem. 2012, 122, 344.

[151] Z. Z. Khaing, B. D. Milman, J. E. Vanscoy, S. K. Seidlits, R. J. Grill, C. E. Schmidt, J. Neural. Eng. 2011, 8, 046033.

[152] N. V. Rao, J. G. Rho, W. Um, P. K. Ek, V. Q. Nguyen, B. H. Oh, W. Kim, J. H. Park, Pharmaceutics 2020, 12, 931.

[153] T. Zhao, Y. Jing, X. Zhou, J. Wang, X. Huang, L. Gao, Y. Zhu, L. Wang, Z. Gou, C. Liang, K. Xu, F. Li, Q. Chen, J. Biomed. Nanotechnol. 2018, 14, 1921.

[154] A. V. Caprariello, D. J. Adams, Nat. Chem. Biol. 2022, 18, 925.

[155] Y. Li, M. Ceylan, B. Shrestha, H. Wang, Q. R. Lu, R. Asmatulu, L. Yao, Biomacromolecules 2014, 15, 319.

[156] S. Lee, S. Y. Chong, S. J. Tuck, J. M. Corey, J. R. Chan, Nat. Protoc. 2013, 8, 771.

[157] A. Hyysalo, M. Ristola, T. Joki, M. Honkanen, M. Vippola, S. Narkilahti, Macromol. Biosci. 2017, 17.

[158] F. Rasti Boroojeni, S. Mashayekhan, H. A. Abbaszadeh, M. Ansarizadeh, M. S. Khoramgah, V. Rahimi Movaghar, Int. J. Nanomed. 2020, 15, 3903.

[159] H. Zhao, J. Xu, K. Peng, X. Fu, E. Zhang, F. Lv, L. Liu, N. Zhang, Y. Wang, S. Wang, Q. Gu, Adv. Healthcare Mater. 2020, 9, 1901295.

[160] S. Shah, P. T. Yin, T. M. Uehara, S.-T. D. Chueng, L. Yang, K.-B. Lee, Adv. Mater. 2014, 26, 3673.

[161] V. E. Miron, A. Boyd, J. W. Zhao, T. J. Yuen, J. M. Ruckh, J. L. Shadrach, P. van Wijngaarden, A. J. Wagers, A. Williams, R. J. M. Franklin, C. Ffrench-Constant, Nat. Neurosci. 2013, 16, 1211.

[162] D. M. de Kretser, R. E. O'Hehir, C. L. Hardy, M. P. Hedger, Mol. Cell. Endocrinol. 2012, 359, 101.

[163] M. Oudega, Cell Tissue Res. 2012, 349, 269.

[164] L. Li, J. Mu, Y. Zhang, C. Zhang, T. Ma, L. Chen, T. Huang, J. Wu, J. Cao, S. Feng, Y. Cai, M. Han, J. Gao, ACS Nano 2022, 16, 10811.

[165] Z. You, X. Gao, X. Kang, W. Yang, T. Xiong, Y. Li, F. Wei, Y. Zhuang, T. Zhang, Y. Sun, H. Shen, J. Dai, Bioact. Mater. 2023, 29, 36.

[166] W. Peng, Y. Xie, Y. Liu, J. Xu, F. Yuan, C. Li, T. Qin, H. Lu, C. Duan, J. Hu, J. Control Release 2023, 361, 750.

[167] W. Liu, G. Zhang, J. Wu, Y. Zhang, J. Liu, H. Luo, L. Shao, J. Nanobiotechnol. 2020, 18, 9.

[168] A. des Rieux, P. De Berdt, E. Ansorena, B. Ucakar, J. Damien, O. Schakman, E. Audouard, C. Bouzin, D. Auhl, T. Simón-Yarza, O. Feron, M. J. Blanco-Prieto, P. Carmeliet, C. Bailly, F. Clotman, V. Préat, J. Biomed. Mater. Res. 2014, 102, 2345.

[169] E. López-Dolado, A. González-Mayorga, M. C. Gutiérrez, M. C. Serrano, Biomaterials 2016, 99, 72.

[170] B. Wang, M. Huang, D. Shang, X. Yan, B. Zhao, X. Zhang, Front. Aging Neurosci. 2021, 13, 650038.

[171] B. Zhou, P. Yu, M. Y. Lin, T. Sun, Y. Chen, Z. H. Sheng, J. Cell Biol. 2016, 214, 103.

[172] G. M. Smith, G. Gallo, Dev. Neurobiol. 2018, 78, 221.

[173] V. I. Korolchuk, S. Miwa, B. Carroll, T. von Zglinicki, EBioMedicine 2017, 21, 7.

[174] Y. Mao, J. Du, X. Chen, A. Al Mamun, L. Cao, Y. Yang, J. Mubwandarikwa, M. Zaeem, W. Zhang, Y. Chen, Y. Dai, J. Xiao, K. Ye, Oxid. Med. Cell. Longev. 2022, 2022, 1337630.

[175] C. J. Griffey, A. Yamamoto, Nat. Rev. Neurosci. 2022, 23, 411.

[176] L. Wei, J. Wang, A. Chen, J. Liu, X. Feng, L. Shao, Int. J. Nanomed. 2017, 12, 1891.

[177] Y. Kang, S. Yin, J. Liu, Y. Jiang, Z. Huang, L. Chen, L. Shao, J. Hazard Mater. 2022, 424, 127660.

[178] Y. Qi, R. Ma, X. Li, S. Lv, X. Liu, A. Abulikemu, X. Zhao, Y. Li, C. Guo, Z. Sun, Nanoscale 2020, 12, 13034.

[179] Y. Qian, Q. Han, X. Zhao, J. Song, Y. Cheng, Z. Fang, Y. Ouyang, W.-E. Yuan, C. Fan, J. Pineal Res. 2018, 65, e12516.

[180] O. Blanquie, F. Bradke, Curr. Opin. Neurobiol. 2018, 51, 60.

[181] Q. Han, Y. Xie, J. D. Ordaz, A. J. Huh, N. Huang, W. Wu, N. Liu, K. A. Chamberlain, Z. H. Sheng, X. M. Xu, Cell Metab. 2020, 31, 623.

[182] R. Cartoni, M. W. Norsworthy, F. Bei, C. Wang, S. Li, Y. Zhang, C. V. Gabel, T. L. Schwarz, Z. He, Neuron 2016, 92, 1294.

[183] J. Liu, Y. Kang, S. Yin, A. Chen, J. Wu, H. Liang, L. Shao, Small 2019, 15, 1901073.

[184] Y. Hu, T. Liu, J. Li, F. Mai, J. Li, Y. Chen, Y. Jing, X. Dong, L. Lin, J. He, Y. Xu, C. Shan, J. Hao, Z. Yin, T. Chen, Y. Wu, Biomaterials 2019, 222, 119397.

[185] N. A. Reed, D. Cai, T. L. Blasius, G. T. Jih, E. Meyhofer, J. Gaertig, K. J. Verhey, Curr. Biol. 2006, 16, 2166.

[186] R. T. Stephen, M. Le, J. Neurosci. 2019, 39, 7118.

[187] J. Ruschel, F. Hellal, K. C. Flynn, S. Dupraz, D. A. Elliott, A. Tedeschi, M. Bates, C. Sliwinski, G. Brook, K. Dobrindt, M. Peitz, O. Brüstle, M. D. Norenberg, A. Blesch, N. Weidner, M. B. Bunge, J. L. Bixby, F. Bradke, Science 2015, 348, 347.

[188] F. Hellal, A. Hurtado, J. Ruschel, K. C. Flynn, C. J. Laskowski, M. Umlauf, L. C. Kapitein, D. Strikis, V. Lemmon, J. Bixby, C. C. Hoogenraad, F. Bradke, Science 2011, 331, 928.

[189] L. García-Hevia, R. Valiente, R. Martín-Rodríguez, C. Renero-Lecuna, J. González, L. Rodríguez-Fernández, F. Aguado, J. C. Villegas, M. L. Fanarraga, Nanoscale 2016, 8, 10963.

[190] L. Rodriguez-Fernandez, R. Valiente, J. Gonzalez, J. C. Villegas, M. L. Fanarraga, ACS Nano 2012, 6, 6614.

[191] L. G. Hevia, M. L. Fanarraga, J. Nanobiotechnol. 2020, 18, 181.

[192] A. J. P. Teunissen, M. E. Burnett, G. Prévot, E. D. Klein, D. Bivona, W. J. M. Mulder, WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 2021, 13, e1719.

[193] D. Boraschi, L. Canesi, D. Drobne, B. Kemmerling, A. Pinsino, P. Prochazkova, Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 2023, 98, 747.

[194] Y. Kang, J. Liu, Y. Jiang, S. Yin, Z. Huang, Y. Zhang, J. Wu, L. Chen, L. Shao, Adv. Drug Deliv. Rev. 2021, 175, 113820.

[195] Y. Jiang, Y. Kang, J. Liu, S. Yin, Z. Huang, L. Shao, J. Nanobiotechnol. 2022, 20, 265.

[196] J. S. Suk, Q. Xu, N. Kim, J. Hanes, L. M. Ensign, Adv. Drug Deliv. Rev. 2016, 99, 28.

[197] C. Pereira Gomes, V. Leiro, C. D. Ferreira Lopes, A. P. Spencer, A. P. Pêgo, Acta Biomater. 2018, 78, 247.

[198] R. H. Fang, W. Gao, L. Zhang, Nat. Rev. Clin. Oncol. 2023, 20, 33.

[199] L. Feng, C. Dou, Y. Xia, B. Li, M. Zhao, P. Yu, Y. Zheng, A. M. El-Toni, N. F. Atta, A. Galal, Y. Cheng, X. Cai, Y. Wang, F. Zhang, ACS Nano 2021, 15, 2263.

[200] F. Papastefanaki, I. Jakovcevski, N. Poulia, N. Djogo, F. Schulz, T. Martinovic, D. Ciric, G. Loers, T. Vossmeyer, H. Weller, M. Schachner, R. Matsas, Mol. Ther. 2015, 23, 993.

[201] T. Xiong, K. Yang, T. Zhao, H. Zhao, X. Gao, Z. You, C. Fan, X. Kang, W. Yang, Y. Zhuang, Y. Chen, J. Dai, Adv. Sci. 2023, 10, 2205997.

[202] W. Wu, S. Jia, H. Xu, Z. Gao, Z. Wang, B. Lu, Y. Ai, Y. Liu, R. Liu, T. Yang, R. Luo, C. Hu, L. Kong, D. Huang, L. Yan, Z. Yang, L. Zhu, D. Hao, ACS Nano 2023, 17, 3818.

[203] R. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, Z. Wang, X. He, Z. Wu, L. Xue, W. Fan, R. Huang, Z. Xu, X. Qi, W. Xu, Y. Yu, Y. Ren, C. Li, Q. Cheng, L. Ling, S. Wang, L. Cheng, ACS Nano 2021, 15, 2812.

[204] D. Zhang, W. Wang, S. Han, H. Duan, M. Hou, X. Zhou, X. Guo, H. Chen, X. Kong, X. Zhang, H. Zhou, S. Feng, Theranostics 2025, 15, 2579.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). Interdisciplinary Medicine published by Wiley-VCH GmbH on behalf of Nanfang Hospital, Southern Medical University.