Recent progress on nanotechnologies for enhancing blood-brain barrier permeability

Abstract

The blood-brain barrier (BBB) is a substantial impediment to effectively delivering central nervous system (CNS) therapies. In this review, we provide a comprehensive dissection of the BBB's elaborate structure and function and discuss the inherent limitations of conventional drug delivery mechanisms due to its impermeability. We summarized the creative deployment of nanocarriers, the astute modification of small molecules to bolster their CNS penetration capabilities as well as the burgeoning potential of magnetic nanoparticles and optical techniques that are positioned to enable more precise and targeted drug delivery across the BBB and we discuss the current clinical application of some nanomedicines. In addition, we emphasize the indispensable role of artificial intelligence in designing novel materials and the paramount significance of interdisciplinary research in surmounting clinical challenges associated with BBB penetration. Our review meticulously integrates these insights to accentuate the impact of nanotechnological innovations in BBB research and CNS disease management. It presents a promising trajectory for the evolution of patient care in neurological disorders and suggests that these scientific strides could lead to more efficacious treatments and improved outcomes for those afflicted with such conditions.

Keywords

biological activity / imaging agents / nanoparticles / nanotechnology / polymers

References

[1] D. Wu, Q. Chen, X. Chen, F. Han, Z. Chen, Y. Wang, Signal Transduct. Target. Ther. 2023, 8, 217.

[2] P. F. Zipfel, C. Skerka, Mol. Immunol. 2022, 150, 90.

[3] J. C. Virchow, O. Pfaar, M. Lommatzsch, Allergol. Sel. 2024, 8, 6.

[4] L. Ma, C. Wang, Z. He, B. Cheng, L. Zheng, K. Huang, Curr. Med. Chem. 2017, 24, 3373.

[5] W. A. Wells, L. Bonetta, J. Cell Biol. 2005, 169, 378.

[6] G. Nzou, R. T. Wicks, E. E. Wicks, S. A. Seale, C. H. Sane, A. Chen, S. V. Murphy, J. D. Jackson, A. J. Atala, Sci. Rep. 2018, 8, 7413.

[7] D. Furtado, M. Björnmalm, S. Ayton, A. I. Bush, K. Kempe, F. Caruso, Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. 2018, 30, e1801362.

[8] Z. Zhao, A. R. Nelson, C. Betsholtz, B. V. Zlokovic, Cell 2015, 163, 1064.

[9] P. N. Alexandrov, J. M. Hill, Y. Zhao, T. Bond, C. M. Taylor, M. E. Percy, W. Li, W. J. Lukiw, J. Inorg. Biochem. 2020, 203, 110886.

[10] A. Domínguez, A. Álvarez, B. Suárez-Merino, F. Goñi-de-Cerio, Rev. Neurol. 2014, 58, 213.

[11] N. J. Abbott, A. A. K. Patabendige, D. E. M. Dolman, S. R. Yusof, D. J. Begley, Neurobiol. Dis. 2010, 37, 13.

[12] M. D. Sweeney, Z. Zhao, A. Montagne, A. R. Nelson, B. V. Zlokovic, Physiol. Rev. 2019, 99, 21.

[13] S. Vlatakis, W. Zhang, S. Thomas, P. Cressey, A. C. Moldovan, H. Metzger, P. Prentice, S. Cochran, M. Thanou, Pharmaceutics 2024, 16, 51.

[14] I. U. Ali, X. Chen, ACS Nano 2015, 9, 9470.

[15] Y. I. Wang, H. E. Abaci, M. L. Shuler, Biotechnol. Bioeng. 2017, 114, 184.

[16] X. Peng, F. Tang, Y. Yang, T. Li, X. Hu, S. Li, W. Wu, K. He, J. Ethnopharmacol. 2022, 298, 115578.

[17] W. G. Mayhan, Microcirc. N. Y. N. 1994 2001, 8, 89.

[18] Q. Zhang, J. Tan, L. Wan, C. Chen, B. Wu, X. Ke, R. Wu, X. Ran, J. Inflamm. Res. 2021, 14, 4283.

[19] M. Yang, J. Li, P. Gu, X. Fan, Bioact. Mater. 2021, 6, 1973.

[20] H. H. P. Yiu, J. Dobson, Ther. Deliv. 2020, 1, 819.

[21] Z. Jiang, Y. Yang, J. Liu, W. Hua, Y. Mao, C. Li, W. Lu, Chem. Soc. Rev. 2022, 49, 344.

[22] M. Schilling, P. Ziemann, Z. Zhang, J. Biskupek, U. Kaiser, U. Wiedwald, Beilstein J. Nanotechnol. 2016, 7, 591.

[23] R. Bilardo, F. Traldi, A. Vdovchenko, M. Resmini, Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2022, 14, e1788.

[24] C. Kinnear, T. L. Moore, L. Rodriguez-Lorenzo, B. Rothen-Rutishauser, A. Petri-Fink, Chem. Rev. 2017, 117, 11476.

[25] Z. Guo, P. Zhang, S. Chakraborty, A. J. Chetwynd, F. Abdolahpur Monikh, C. Stark, H. Ali-Boucetta, S. Wilson, I. Lynch, E. Valsami-Jones, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2021, 118, e2105245118.

[26] M. Kulkarni, K. Patel, A. Patel, S. Patel, J. Desai, M. Patel, U. Shah, A. Patel, N. Solanki, Admet Dmpk 2024, 12, 63.

[27] M. Kim, M. Jeong, S. Hur, Y. Cho, J. Park, H. Jung, Y. Seo, H. A. Woo, K. T. Nam, K. Lee, H. Lee, Sci. Adv. 2021, 7, eabf4398.

[28] Z. Zhang, J. Guan, Z. Jiang, Y. Yang, J. Liu, W. Hua, Y. Mao, C. Li, W. Lu, J. Qian, C. Zhan, Nat. Commun. 2019, 10, 3561.

[29] C. I. Nkanga, N. F. Steinmetz, Virology 2021, 556, 39.

[30] D. Terada, T. Genjo, T. F. Segawa, R. Igarashi, M. Shirakawa, Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 2020, 1864, 129354.

[31] Y. Shi, T. Lammers, Acc. Chem. Res. 2019, 52, 1543.

[32] R. Tenchov, R. Bird, A. E. Curtze, Q. Zhou, ACS Nano 2021, 15, 16982.

[33] D. Xia, J. Li, L. Feng, Z. Gao, J. Liu, X. Wang, Y. Hu, Macromol. Biosci. 2023, 23, e2300178.

[34] S. Campuzano, P. Yáñez-Sedeño, J. M. Pingarrón, Anal. Bioanal. Chem. 2019, 411, 1791.

[35] S. Lv, S. Zhang, J. Zuo, S. Liang, J. Yang, J. Wang, D. Wei, Int. J. Biol. Macromol. 2023, 242, 124915.

[36] A. Kumari, K. Y. Sudesh, C. Subhash, Colloids Surf., B 2010, 75, 1.

[37] F. Sabbagh, B. S. Kim, J. Control Release Off. J. Control Release Soc. 2022, 341, 132.

[38] Q. Liu, X. Fang, X. Chen, X. Dai, X. Liu, F. Xu, P. Peng, J. Infect. 2021, 82, e1.

[39] S. Ashique, N. K. Sandhu, V. Chawla, P. A. Chawla, Curr. Drug Deliv. 2021, 18, 1435.

[40] L. Yang, Y. Wang, Z. Li, X. Wu, J. Mei, G. Zheng, Carbohydr. Polym. 2023, 310, 120714.

[41] C.-S. Yang, C.-H. Chang, P.-J. Tsai, W.-Y. Chen, F.-G. Tseng, L.-W. Lo, Anal. Chem. 2004, 76, 4465.

[42] C. Wang, J. Yu, Y. Lu, D. Hua, X. Wang, X. Zou, Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2021, 28, 66511.

[43] J. R. Homburger, E. M. Green, C. Caleshu, M. S. Sunitha, R. E. Taylor, K. M. Ruppel, R. P. R. Metpally, S. D. Colan, M. Michels, S. M. Day, I. Olivotto, C. D. Bustamante, F. E. Dewey, C. Y. Ho, J. A. Spudich, E. A. Ashley, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2016, 113, 6701.

[44] F. M. G. Cornelissen, G. Markert, G. Deutsch, M. Antonara, N. Faaij, I. Bartelink, D. Noske, W. P. Vandertop, A. Bender, B. A. Westerman, J. Med. Chem. 2023, 66, 7253.

[45] S. Zha, H. Liu, H. Li, H. Li, K.-L. Wong, A. H. All, ACS Nano 2024, 18, 1820.

[46] T. Vangijzegem, D. Stanicki, S. Laurent, Expert Opin. Drug Deliv. 2019, 16, 69.

[47] J. Chen, M. Yuan, C. A. Madison. S. Eitan, Y. Wang, J. Controlled Release 2022, 345, 557.

[48] B. Li, X. Chen, W. Qiu, R. Zhao, J. Duan, S. Zhang, Z. Pan, S. Zhao, Q. Guo, Y. Qi, W. Wang, L. Deng, S. Ni, Y. Sang, H. Xue, H. Liu, G. Li, Adv. Sci. Weinh. Baden-Wurtt. Ger. 2022, 9, e2105451.

[49] R. Qiao, C. Fu, H. Forgham, I. Javed, X. Huang, J. Zhu, A. K. Whittaker, T. P. Davis, Adv. Drug Deliv. Rev. 2023, 197, 114822.

[50] M. M. Selim, S. El-Safty, A. Tounsi, M. Shenashen, APL Mater. 2024, 12, 010601.

[51] N. Bag, S. Bardhan, S. Roy, J. Roy, D. Mondal, B. Guo, S. Das, Biomater. Sci. 2023, 11, 1994.

[52] M. Busquets, A. Espargaró, R. Sabaté, J. Estelrich, Nanomaterials 2015, 5, 2231.

[53] S. Son, J. H. Kim, X. Wang, C. Zhang, S. A. Yoon, J. Shin, A. Sharma, M. H. Lee, L. Cheng, J. Wu, J. S. Kim, Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 3244.

[54] T. M. Zimina, N. O. Sitkov, K. G. Gareev, V. Fedorov, D. Grouzdev, V. Koziaeva, H. Gao, S. E. Combs, M. Shevtsov, Biosensors 2022, 12, 789.

[55] S. C. McBain, H. H. P. Yiu, J. Dobson, Int. J. Nanomedicine 2008, 3, 169.

[56] Q. He, J. Liu, J. Liang, X. Liu, W. Li, Z. Liu, Z. Ding, D. Tuo, Cells 2018, 7, 24.

[57] B. Xiong, Y. Wang, Y. Chen, S. Xing, Q. Liao, Y. Chen, Q. Li, W. Li, H. Sun, J. Med. Chem. 2021, 64, 13152.

[58] S. Fatima, A. Qaiser, S. Andleeb, A. H. Hashmi, S. Manzoor, Front. Neurol. 2023, 14, 1324216.

[59] I. van Rooy, S. Cakir-Tascioglu, P.-O. Couraud, I. A. Romero, B. Weksler, G. Storm, W. E. Hennink, R. M. Schiffelers, E. Mastrobattista, Pharm. Res. 2010, 27, 673.

[60] J. Y. Yang, D.-S. Shin, M. Jeong, S. S. Kim, H. N. Jeong, B. H. Lee, K.-S. Hwang, Y. Son, H.-C. Jeong, C.-H. Choi, K.-R. Lee, M. A. Bae, Pharmaceutics 2024, 16, 574.

[61] B. Louage, L. Nuhn, M. D. P. Risseeuw, N. Vanparijs, R. De Coen, I. Karalic, S. Van Calenbergh, B. G. De Geest, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2016, 55, 11791.

[62] G. S. Naidu, S.-B. Yong, S. Ramishetti, R. Rampado, P. Sharma, A. Ezra, M. Goldsmith, I. Hazan-Halevy, S. Chatterjee, A. Aitha, D. Peer, Adv. Sci. Weinh. Baden-Wurtt. Ger. 2023, 10, e2301929.

[63] Y. Eygeris, M. Gupta, J. Kim, G. Sahay, Acc. Chem. Res. 2022, 55, 2.

[64] P. Dalhaimer, B. Florey, S. Isaac, ACS Nano 2023, 17, 837.

[65] M. Chandler, K. A. Afonin, Nanomater. Basel Switz 2019, 9, 611.

[66] Q. Yuan, B. Tang, C. Zhang, Signal Transduct. Target. Ther. 2022, 7, 182.

[67] D. P. Anthony, M. Hegde, S. S. Shetty, T. Rafic, S. Mutalik, B. S. S. Rao, Life Sci. 2021, 274, 119326.

[68] X. Cao, S. Li, W. Chen, H. Lu, L. Ye, Z. Min, S. Sun, C. Teng, H. Yin, Q. Zhang, W. He, X. Wang, W. Lv, L. Lv, H. Xin, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 27623.

[69] L. Zhao, L. Luo, F. Meng, Mater. Chem. Front. 2023, 7, 2068.

[70] X. Yang, Y. Li, Z. Zhu, X. Huang, T. Wang, J. Yuan, J. Li, Amino Acids 2021, 53, 1181.

[71] I. van Rooy, E. Mastrobattista, G. Storm, W. E. Hennink, R. M. Schiffelers, J. Control Release Off. J. Control Release Soc. 2011, 150, 30.

[72] Q. Liu, X. Chen, X. Dai, Cytokine 2022, 156, 155915.

[73] X. Zhou, Q. R. Smith, X. Liu, Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2021, 13, e1695.

[74] K. K. Jain, Methods Mol. Biol. Clifton NJ 2020, 2059, 1.

[75] C. X. Deng, Ther. Deliv. 2010, 1, 819.

[76] W. Chen, H. Zuo, E. Zhang, L. Li, P. Henrich-Noack, H. Cooper, Y. Qian, Z. P. Xu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 20326.

[77] T. D. Azad, J. Pan, I. D. Connolly, A. Remington, C. M. Wilson, G. A. Grant, Neurosurg. Focus 2015, 38, E9.

[78] S. Rocha, Curr. Pharm. Des. 2013, 19, 6635.

[79] Y. Xin, F. Fang, Q. Yue, Y. Luo, S. Tian, L. Cheng, X. Wang, X. Yang, L. Luo, Nano Today 2024, 55, 102178.

[80] H. R. C. Shanks, K. M. Onuska, S. M. Massa, T. W. Schmitz, F. M. Longo, J. Prev, Alzheimers Dis. 2023, 10, 699.

[81] K.-H. Chan, C.-Y. Lee, Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 8638.

[82] M. Yin, J. Tong, F. Meng, C. Liu, X. Liu, F. Fang, Z. He, X. Qin, C. Liu, D. Ni, Y. Gao, H. Liang, X. Zhang, L. Luo, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 49471.

[83] D. M. Teleanu, C. Chircov, A. M. Grumezescu, A. Volceanov, R. I. Teleanu, Pharmaceutics 2018, 10, 269.

[84] X. Li, V. Vemireddy, Q. Cai, H. Xiong, P. Kang, X. Li, M. Giannotta, H. N. Hayenga, E. Pan, S. R. Sirsi, C. Mateo, D. Kleinfeld, C. Greene, M. Campbell, E. Dejana, R. Bachoo, Z. Qin, Nano Lett. 2021, 21, 9805.

[85] D. J. Lundy, H. Nguyễn, P. C. H. Hsieh, Pharmaceutics 2021, 13, 1193.

[86] A. Mishra, R. Kumar, J. Mishra, K. Dutta, P. Ahlawat, A. Kumar, S. Dhanasekaran, A. K. Gupta, S. Sinha, D. K. Bishi, P. K. Gupta, S. Nayak, J. Drug Deliv. Sci. Technol. 2023, 86, 104694.

[87] Y. Wenqi, W. Lingxi, A. Mehmood, W. Shah, Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater. 2023, 73, 1429.

[88] B. Lv, X. Huang, C. Lijia, Y. Ma, M. Bian, Z. Li, J. Duan, F. Zhou, B. Yang, X. Qie, Y. Song, T. K. Wood, X. Fu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2023, 120, e2217254120.

[89] A. Dasgupta, T. Sun, E. Rama, A. Motta, Y. Zhang, C. Power, D. Moeckel, S. Fletcher, M. Moosavifar, R. Barmin, C. Porte, E. M. Buhl, C. Bastard, R. M. Pallares, F. Kiessling, N. McDannold, S. Mitragotri, T. Lammers, Adv. Mater. 2023, 35, 2308150.

[90] A. D. Josowitz, R. S. Bindra, W. M. Saltzman, Nanotechnology 2022, 34, 072001.

[91] C. Fu, Y. Xiang, X. Li, A. Fu, Mater. Sci. Eng. C 2018, 87, 155.

[92] M. Bilal, S. A. Qamar, S. S. Ashraf, S. Rodríguez-Couto, H. M. N. Iqbal, Adv. Colloid Interface Sci. 2021, 293, 102438.

[93] B. Zhang, R. Xue, C. Sun, Nanoscale 2022, 14, 5054.

[94] S. Bhaskar, F. Tian, T. Stoeger, W. Kreyling, J. M. De La Fuente, V. Grazú, P. Borm, G. Estrada, V. Ntziachristos, D. Razansky, Part. Fibre Toxicol. 2010, 7, 3.

[95] J. Kreuter, Adv. Drug Deliv. Rev. 2014, 71, 2.

[96] G. Li, T. Zhou, S. Lin, S. Shi, Y. Lin, J. Dent. Res. 2017, 96, 725.

[97] M. Yazdanian, A. Rahmani, E. Tahmasebi, H. Tebyanian, A. Yazdanian, S. A. Mosaddad, Mini Rev. Med. Chem. 2021, 21, 899.

[98] G. Sharma, A. R. Sharma, S.-S. Lee, M. Bhattacharya, J.-S. Nam, C. Chakraborty, Int. J. Pharm. 2019, 559, 360.

[99] M. Rawas-Qalaji, R. Cagliani, N. Al-Hashimi, R. Al-Dabbagh, A. Al-Dabbagh, Z. Hussain, Pharm. Dev. Technol. 2023, 28, 61.

[100] E. Salvador, A. F. Kessler, D. Domröse, J. Hörmann, C. Schaeffer, A. Giniunaite, M. Burek, C. Tempel-Brami, T. Voloshin, A. Volodin, A. Zeidan, M. Giladi, R.-I. Ernestus, M. Löhr, C. Y. Förster, C. Hagemann, Biomolecules 2022, 12, 1348.

[101] I. Cooper, D. Last, O. Ravid, D. Rand, E. Matsree, L. Omesi, C. Shemesh, M. Liberman, L. Zach, O. Furman, D. Daniels, S. Liraz-Zaltsman, Y. Mardor, S. Sharabi, Fluids Barriers CNS 2023, 20, 67.

[102] M. Bonakdar, E. M. Wasson, Y. W. Lee, R. V. Davalos, Biophys. J. 2016, 110, 503.

[103] S. Abasi, A. Jain, J. P. Cooke, A. Guiseppi-Elie, Front. Mol. Biosci. 2023, 10, 1161191.

[104] A. H. Faraji, A. S. Jaquins-Gerstl, A. C. Valenta, Y. Ou, S. G. Weber, ACS Chem. Neurosci. 2020, 11, 2085.

[105] E. D. Kirson, R. S. Schneiderman, V. Dbalý, F. Tovarys, J. Vymazal, A. Itzhaki, D. Mordechovich, Z. Gurvich, E. Shmueli, D. Goldsher, Y. Wasserman, Y. Palti, BMC Med. Phys. 2009, 9, 1.

[106] I. Vergote, T. Macarulla, F. R. Hirsch, C. Hagemann, D. S. Miller, Cancers 2023, 15, 636.

[107] A. M. Davies, U. Weinberg, Y. Palti, Ann. N. Y. Acad. Sci. 2013, 1291, 86.

[108] J. Le Floc’h, H. D. Lu, T. L. Lim, C. Démoré, R. K. Prud’homme, K. Hynynen, F. S. Foster, Mol. Imaging Biol. 2020, 22, 324.

[109] K. F. Bing, G. P. Howles, Y. Qi, M. L. Palmeri, K. R. Nightingale, Ultrasound Med. Biol. 2009, 35, 1298.

[110] A. Singh, J. Kusunose, M. A. Phipps, F. Wang, L. M. Chen, C. F. Caskey, Sci. Rep. 2022, 12, 14758.

[111] R. Santos, O. Ursu, A. Gaulton, A. P. Bento, R. S. Donadi, C. G. Bologa, A. Karlsson, B. Al-Lazikani, A. Hersey, T. I. Oprea, J. P. Overington, Nat. Rev. Drug Discov. 2017, 16, 19.

[112] Y. Zhang, S. Tian, L. Huang, Y. Li, Y. Lu, H. Li, G. Chen, F. Meng, G. L. Liu, X. Yang, J. Tu, C. Sun, L. Luo, Nat. Commun. 2022, 13, 4553.

[113] P. Martinez, G. Nault, J. Steiner, M. F. Wempe, A. Pierce, B. Brunt, M. Slade, J. J. Song, A. Mongin, K.-H. Song, N. Ellens, N. Serkova, A. L. Green, M. Borden, Neuro-Oncol. Adv. 2023, 5, vdad111.

[114] K. W. Chang, S. W. Hong, W. S. Chang, H. H. Jung, J. W. Chang, J. Korean Neurosurg. Soc. 2023, 66, 172.

[115] Q. Gao, M. S. Hernandes, Inflammation 2021, 44, 2143.

[116] J. Chen, C. Zhao, H. Liu, Z. Wang, L. Ma, J. Zhang, N. Xu, K. Hu, L. Duan, Front. Bioeng. Biotechnol. 2024, 12, 1323056.

[117] A. Batts, R. Ji, A. Kline-Schoder, R. Noel, E. Konofagou, IEEE Trans. Biomed. Eng. 2022, 69, 1481.

[118] A. J. Gunn, M. Thoresen, Handb. Clin. Neurol. 2019, 162, 217.

[119] Y. Liu, P. Bhattarai, Z. Dai, X. Chen, Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 2053.

[120] L. Zhao, Y. Xin, Y. Li, X. Yang, L. Luo, F. Meng, Bioconjug. Chem. 2019, 30, 29.

[121] P. Petranović Ovčariček, L. Giovanella, I. Carrió Gasset, E. Hindié, M. W. Huellner, M. Luster, A. Piccardo, T. Weber, J.-N. Talbot, F. A. Verburg, Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 2021, 48, 2801.

[122] A. Hughes, D. S. Khan, R. Alkins, Ultrasound Med. Biol. 2023, 49, 1479.

[123] S. Tian, Z. Zhang, F. Meng, Z. Wang, L. Luo, Chem. Biomed. Imaging 2023, 1, 575.

[124] M. Khodadadi Yazdi, P. Zarrintaj, H. Hosseiniamoli, A. H. Mashhadzadeh, M. R. Saeb, J. D. Ramsey, M. R. Ganjali, M. Mozafari, J. Mater. Chem. B 2020, 8, 5992.

[125] C.-B. Zhang, H.-L. Cao, Q. Li, J. Tu, X. Guo, Z. Liu, D. Zhang, Ultrasound Med. Biol. 2013, 39, 161.

[126] W. Zhao, X. Yu, S. Peng, Y. Luo, J. Li, L. Lu, J. Nanobiotechnology 2021, 19, 1.

[127] B. Fortuni, M. Ricci, R. Vitale, T. Inose, Q. Zhang, J. A. Hutchison, K. Hirai, Y. Fujita, S. Toyouchi, S. Krzyzowska, I. Van Zundert, S. Rocha, H. Uji-I, ACS Sens. 2023, 8, 2340.

[128] J. Debatisse, O. F. Eker, O. Wateau, T.-H. Cho, M. Wiart, D. Ramonet, N. Costes, I. Mérida, C. Léon, M. Dia, M. Paillard, J. Confais, F. Rossetti, J.-B. Langlois, T. Troalen, T. Iecker, D. Le Bars, S. Lancelot, B. Bouchier, A.-C. Lukasziewicz, A. Oudotte, N. Nighoghossian, M. Ovize, H. Contamin, F. Lux, O. Tillement, E. Canet-Soulas, Brain Commun. 2020, 2, fcaa193.

[129] S. Zha, H. Liu, H. Li, H. Li, K.-L. Wong, A. H. All, ACS Nano 2024, 18, 1820.

[130] J. Wang, Z. Li, M. Pan, M. Fiaz, Y. Hao, Y. Yan, L. Sun, F. Yan, Adv. Drug Deliv. Rev. 2022, 190, 114539.

[131] J. D. Sánchez-Martínez, A. Valdés, R. Gallego, Z. J. Suárez-Montenegro, M. Alarcón, E. Ibañez, G. Alvarez-Rivera, A. Cifuentes, Front. Nutr. 2022, 9, 924596.

[132] L.-P. Wu, D. Ahmadvand, J. Su, A. Hall, X. Tan, Z. S. Farhangrazi, S. M. Moghimi, Nat. Commun. 2019, 10, 4635.

[133] S. Bernardo-Castro, J. A. Sousa, E. Martins, H. Donato, C. Nunes, O. C. d’Almeida, M. Castelo-Branco, A. Abrunhosa, L. Ferreira, J. Sargento-Freitas, Int. J. Stroke Off. J. Int. Stroke Soc. 2023, 18, 783.

[134] Z. Gao, Y. Chen, X. Cai, R. Xu, Bioinforma. Oxf. Engl. 2017, 33, 901.

[135] R. M. Linville, J. G. DeStefano, M. B. Sklar, Z. Xu, A. M. Farrell, M. I. Bogorad, C. Chu, P. Walczak, L. Cheng, V. Mahairaki, K. A. Whartenby, P. A. Calabresi, P. C. Searson, Biomaterials 2019, 190–191, 24.

[136] J. M. Wardlaw, F. N. Doubal, M. Valdes-Hernandez, X. Wang, F. M. Chappell, K. Shuler, P. A. Armitage, T. C. Carpenter, M. S. Dennis, Stroke 2013, 44, 525.

[137] S. Thangudu, F.-Y. Cheng, C.-H. Su, Polymers 2020, 12, 3055.

[138] D. N. Waterhouse, P. G. Tardi, L. D. Mayer, M. B. Bally, Drug Saf. 2001, 24, 903.

[139] Y. Gao, H. Zhang, Z. He, F. Fang, C. Wang, K. Zeng, S. Gao, F. Meng, L. Luo, B. Z. Tang, Mater. Chem. Front. 2020, 4, 1623.

[140] N. M. O. Andoy, M. Patel, C. L. J. Lui, R. M. A. Sullan, Microorganisms 2021, 9, 2176.

[141] A. Mabondzo, M. Bottlaender, A.-C. Guyot, K. Tsaouin, J. R. Deverre, P. V. Balimane, Mol. Pharm. 2010, 7, 1805.

[142] Y. Su, B. Zhang, R. Sun, W. Liu, Q. Zhu, X. Zhang, R. Wang, C. Chen, Drug Deliv. 2021, 28, 1397.

[143] H. Jeon, M. Kim, W. Park, J. S. Lim, E. Lee, H. Cha, J. S. Ahn, J. H. Kim, S. H. Hong, J. E. Park, E.-J. Lee, C.-W. Woo, S. Lee, Neurother. J. Am. Soc. Exp. Neurother. 2021, 18, 2692.

[144] Z. Csaba, T. Vitalis, C. Charriaut-Marlangue, I. Margaill, B. Coqueran, P.-L. Leger, I. Parente, A. Jacquens, L. Titomanlio, C. Constans, C. Demene, M. D. Santin, S. Lehericy, N. Perrière, F. Glacial, S. Auvin, M. Tanter, J.-F. Ghersi-Egea, H. Adle-Biassette, J.-F. Aubry, P. Gressens, P. Dournaud, Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2021, 47, 297.

[145] K. P. Egan, Clin. Sports Med. 2019, 38, 537.

[146] V. Singh, R. Sharma, S. K. Singh, IEEE Trans. Artif. Intell. 2024, 5, 2127.

[147] X. Chen, X. Wang, K. Zhang, K.-M. Fung, T. C. Thai, K. Moore, R. S. Mannel, H. Liu, B. Zheng, Y. Qiu, Med. Image Anal. 2022, 79, 102444.

[148] L. Wang, Y. Song, H. Wang, X. Zhang, M. Wang, J. He, S. Li, L. Zhang, K. Li, L. Cao, Pharmaceuticals 2023, 16, 253.

[149] W. Liu, N. Tsuruoka, Y. Tanahashi, Y. Haga, Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2023, 18, 29.

[150] V. Kumar, A. Banerjee, K. Roy, J. Chem. Inf. Model. 2024, 64, 4298.

[151] M. Yin, Y. Chen, X. Liu, S. Tian, L. Zhao, Y. Bai, H. Wang, J. Lin, D. Jiang, Z. Lei, F. Meng, D. Tian, L. Luo, ACS Nano 2023, 17, 3873.

[152] J. Gao, Q. Song, X. Gu, G. Jiang, J. Huang, Y. Tang, R. Yu, A. Wang, Y. Huang, G. Zheng, H. Chen, X. Gao, Nat. Nanotechnol. 2024, 19, 376.

[153] J. Zhang, F. Zhou, Z. He, Y. Pan, S. Zhou, C. Yan, L. Luo, Y. Gao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 30533.

[154] G. A. Silva, BMC Neurosci. 2008, 9, S4.

[155] W. Li, J. Qiu, X.-L. Li, S. Aday, J. Zhang, G. Conley, J. Xu, J. Joseph, H. Lan, R. Langer, R. Mannix, J. M. Karp, N. Joshi, Sci. Adv. 2021, 7, eabd6889.

[156] P. Sondhi, M. H. U. Maruf, K. J. Stine, Biosensors 2019, 10, 2.

[157] C.-C. Mao, X. Cai, Curr. Stem Cell Res. Ther. 2021, 16, 57.

[158] C. Buzea, I. I. Pacheco, K. Robbie, Biointerphases 2007, 2, MR17.

[159] Y. Duo, G. Luo, W. Zhang, R. Wang, G. G. Xiao, Z. Li, X. Li, M. Chen, J. Yoon, B. Z. Tang, Chem. Soc. Rev. 2023, 52, 1024.

[160] H. M. Levitt, F. I. Surace, M. B. Wu, B. Chapin, J. G. Hargrove, C. Herbitter, E. C. Lu, M. R. Maroney, A. L. Hochman, Psychol. Methods 2022, 27, 589.

[161] M. Kumar, P. Sharma, R. Maheshwari, M. Tekade, S. K. Shrivastava, R. K. Tekade, in Nanotechnol.-Based Target. Drug Deliv. Syst. Brain Tumors (Eds: P. Kesharwani, U. Gupta), Academic Press 2018, pp. 397–437.

[162] P. Garg, J. Verma, J. Chem. Inf. Model. 2006, 46, 289.

[163] A. L. Lanier, J. R. Drabik, T. Heikkila, J. Bolson, M. C. Sukop, D. W. Watkins, J. Rehage, A. Mirchi, V. Engel, D. Letson, Environ. Manage. 2018, 62, 1025.

[164] D. A. Nicewicz, D. W. C. MacMillan, Science 2008, 322, 77.

[165] Q. Yue, L. Luo, Chem 2022, 8, 2326.

[166] T. W. Moody, L. Lee, I. Ramos-Alvarez, T. Iordanskaia, S. A. Mantey, R. T. Jensen, Front. Endocrinol. 2021, 12, 728088.

[167] Q. Liu, X. Zhou, L. Yao, F. Xu, P. Tang, T. Li, D. Yang, F. Liu, J. Sheng, Y. Jiang, X. Dai, X. Chen, IDCases 2024, 36, e01953.

[168] K. Khezri, M. Saeedi, S. Maleki Dizaj, Biomed. Pharmacother. 2018, 106, 1499.

[169] F. Duarte, J. P. N. Torres, A. Baptista, R. A. Marques Lameirinhas, Nanomater. Basel Switz. 2021, 11, 422.

[170] C. Saraiva, C. Praça, R. Ferreira, T. Santos, L. Ferreira, L. Bernardino, J. Control Release Off. J. Control Release Soc. 2016, 235, 34.

[171] Z. Cao, X. Liu, W. Zhang, K. Zhang, L. Pan, M. Zhu, H. Qin, C. Zou, W. Wang, C. Zhang, Y. He, W. Lin, Y. Zhang, D. Han, M. Li, J. Gu, ACS Nano 2023, 17, 23746.

[172] R. Zhou, D. Zhao, N. M. Beeraka, X. Wang, P. Lu, R. Song, K. Chen, J. Liu, Metabolites 2022, 12, 943.

[173] J. Panchamanee, C. Laomeephol, J. A. Luckanagul, Q. Wang, S. Damrongsakkul, Int. J. Biol. Macromol. 2022, 216, 437.

[174] L. Zhang, J. Fan, G. Li, Z. Yin, B. M. Fu, Cardiovasc. Eng. Technol. 2020, 11, 607.

[175] I. Grabska-Kobyłecka, P. Szpakowski, A. Król, D. Książek-Winiarek, A. Kobyłecki, A. Głąbiński, D. Nowak, Nutrients 2023, 15, 3454.

[176] S. Jiang, R. Xia, Y. Jiang, L. Wang, F. Gao, PLoS One 2014, 9, e86407.

[177] B. M. Fu, Z. Zhao, D. Zhu, Methods Mol. Biol. Clifton NJ 2021, 2367, 105.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). Smart Molecules published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Dalian University of Technology.