Published June 30, 2025 | Version v1
Journal article Open

A calix[4]arene-based supramolecular nanoassembly targeting cancer cells and triggering the release of nitric oxide with green light

Creators

  • 1. ROR icon University of Catania
  • 2. ROR icon Istituto di Chimica Biomolecolare
  • 3. Institute for Biomedical research and innovation, CNR, Palermo (Italy)
  • 4. ROR icon Institute for Biomedical Research and Innovation

Description

We have designed and synthesized a novel calix[4]arene derivative bearing four choline appendages as recognition targeting
 ligands and one amino-nitrobenzofurazan as a fluorescent labelling unit at the opposite sides of the calixarene molecular scaffold.
 Due to its amphiphilic character, this compound is well soluble in water, forming supramolecular assemblies that are ca. 170 nm in
 diameter. The nanoassembly selectively targets cancer cells that overexpress the choline transporters, and it can be visualized
 thanks to the fluorescent tag. The fluorogenic unit also acts as a green light harvesting center, making the nanoassembly a photo
nanoreactor able to encapsulate a hydrophobic nitric oxide (NO) photodonor, otherwise activatable with blue light, and encour
aging the NO release with the more biocompatible green light probably by an intra-cage photoinduced electron transfer.

Files

Figure 1.png

Files (4.2 MB)

Name Size Download all
md5:fb1b519a897555f843be76650fcc5bbd
73.9 kB Preview Download
md5:077d7aca6662456b1e5963b48485f9c0
3.3 MB Preview Download
md5:8f6a0108cfe30cc0d2e422dfcaaf51b2
71.0 kB Preview Download
md5:85a0712af7ad2267b48bd37bf4ec83e1
64.6 kB Preview Download
md5:aef5c94d3fe54621abaf94ffffa2d7b4
11.4 kB Preview Download
md5:88a98f8b6a43cf3bb0567e3ada58edc8
565.0 kB Preview Download
md5:ea2a36e07c5a578ca254097d4609d87f
73.3 kB Preview Download
md5:4c5efc7602f362ee1467631b2714d42b
9.6 kB Preview Download

Additional details

Identifiers

URL
https://www.beilstein-archives.org/xiv/preprints/202513

Related works

Continues
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jmedchem.4c01038 (URL)

Dates

Accepted
2025-06-24

References

  • Nimse, S. B.; Kim, T. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 366–386. doi:10.1039/c2cs35233h
  • Gutsche, C. D. Calixarene Revisited; Royal Society of Chemistry: Cambridge, UK, 1998. doi:10.1039/9781847550293
  • Asfari, Z.; Böhmer, V.; Harrowfield, J.; Vicens, J.; Saadioui, M., Eds. Calixarenes 2001; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, Netherlands, 2002. doi:10.1007/0-306-47522-7
  • Neri, P.; Sessler, J. L.; Wang, M.-X., Eds. Calixarenes and Beyond; Springer International Publishing: Cham, Switzerland, 2016. doi:10.1007/978-3-319-31867-7
  • Mandolini, L.; Ungaro, R. Calixarenes in Action; Imperial College Press: London, UK, 2000. doi:10.1142/p168
  • Pan, Y.-C.; Hu, X.-Y.; Guo, D.-S. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 2768–2794. doi:10.1002/anie.201916380
  • Hoskins, C.; Curtis, A. D. M. J. Nanomed. Res. 2015, 2, 6571.
  • Geraci, C.; Consoli, G. M. L.; Granata, G.; Galante, E.; Palmigiano, A.; Pappalardo, M.; Di Puma, S. D.; Spadaro, A. Bioconjugate Chem. 2013, 24, 1710–1720. doi:10.1021/bc400242y
  • Wojaczyńska, E.; Ostrowska, M.; Lower, M.; Czyżyk, N.; Jakieła, A.; Marra, A. Molecules 2024, 29, 4240. doi:10.3390/molecules29174240
  • .Rodik, R. V.; Anthony, A.-S.; Kalchenko, V. I.; Mély, Y.; Klymchenko, A. S. New J. Chem. 2015, 39, 1654–1664. doi:10.1039/c4nj01395f
  • Consoli, G. M. L.; Granata, G.; Fragassi, G.; Grossi, M.; Sallese, M.; Geraci, C. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 3298–3307. doi:10.1039/c4ob02333a
  • Di Bari, I.; Picciotto, R.; Granata, G.; Blanco, A. R.; Consoli, G. M. L.; Sortino, S. Org. Biomol. Chem. 2016, 14, 8047–8052. doi:10.1039/c6ob01305h
  • .Di Bari, I.; Granata, G.; Consoli, G. M. L.; Sortino, S. New J. Chem. 2018, 42, 18096–18101. doi:10.1039/c8nj03704c
  • .Di Bari, I.; Fraix, A.; Picciotto, R.; Blanco, A. R.; Petralia, S.; Conoci, S.; Granata, G.; Consoli, G. M. L.; Sortino, S. RSC Adv. 2016, 6, 105573–105577. doi:10.1039/c6ra23492e
  • Fraix, A.; Afonso, D.; Consoli, G. M. L.; Sortino, S. Photochem. Photobiol. Sci. 2019, 18, 2216–2224. doi:10.1039/c9pp00011a
  • .Ignarro, L. J. Nitric Oxide: Biology and Pathobiology; Elsevier: Burlington, MA, USA,, 2010.
  • Ignarro, L. J. Arch. Pharmacal Res. 2009, 32, 1097–1176. doi:10.1007/s12272-009-1808-7
  • Moncada, S.; Higgs, E. A. Br. J. Pharmacol. 2006, 147, S193–S201. doi:10.1038/sj.bjp.0706458
  • Furchgott, R. F. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 1870–1880. doi:10.1002/(sici)1521-3773(19990712)38:13/14<1870::aid-anie1870> 3.3.co;2-#
  • Ignarro, L. J. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 1882–1892. doi:10.1002/(sici)1521-3773(19990712)38:13/14<1882::aid-anie1882> 3.0.co;2-v
  • Murad, F. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 1856–1868. doi:10.1002/(sici)1521-3773(19990712)38:13/14<1856::aid-anie1856> 3.0.co;2-d
  • Walford, G.; Loscalzo, J. J. Thromb. Haemostasis 2003, 1, 2112–2118. doi:10.1046/j.1538-7836.2003.00345.x
  • Fang, F. C., Ed. Nitric Oxide and Infection; Kluwer Academic/Plenum Publishers, 1999.
  • .Bogdan, C. Nat. Immunol. 2001, 2, 907–916. doi:10.1038/ni1001-907
  • Wink, D. A.; Miranda, K. M.; Espey, M. G.; Pluta, R. M.; Hewett, S. J.; Colton, C.; Vitek, M.; Feelisch, M.; Grisham, M. B. Antioxid. Redox Signaling 2001, 3, 203–213. doi:10.1089/152308601300185179
  • Luo, J. D.; Chen, A. F. Acta Pharmacol. Sin. 2005, 26, 259–264. doi:10.1111/j.1745-7254.2005.00058.x
  • Bonavida, B.; Khineche, S.; Huerta-Yepez, S.; Garbán, H. Drug Resist. Updates 2006, 9, 157–173. doi:10.1016/j.drup.2006.05.003
  • Farah, C.; Michel, L. Y. M.; Balligand, J.-L. Nat. Rev. Cardiol. 2018, 15, 292–316. doi:10.1038/nrcardio.2017.224
  • Vallance, P. Fundam. Clin. Pharmacol. 2003, 17, 1–10. doi:10.1046/j.1472-8206.2003.00124.x
  • Huang, Z.; Fu, J.; Zhang, Y. J. Med. Chem. 2017, 60, 7617–7635. doi:10.1021/acs.jmedchem.6b01672
  • Carpenter, A. W.; Schoenfisch, M. H. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3742–3752. doi:10.1039/c2cs15273h
  • Pieretti, J. C.; Pelegrino, M. T.; Nascimento, M. H. M.; Tortella, G. R.; Rubilar, O.; Seabra, A. B. Biochem. Pharmacol. 2020, 176, 113740. doi:10.1016/j.bcp.2019.113740
  • Basile, S.; Parisi, C.; Bellia, F.; Zimbone, S.; Arrabito, G.; Gulli, D.; Pignataro, B.; Giuffrida, M. L.; Sortino, S.; Copani, A. ACS Chem. Neurosci. 2024, 15, 2916–2924. doi:10.1021/acschemneuro.4c00284
  • Yang, L.; Feura, E. S.; Ahonen, M. J. R.; Schoenfisch, M. H. Adv. Healthcare Mater. 2018, 7, 1800155. doi:10.1002/adhm.201800155
  • Qian, Y.; Kumar, R.; Chug, M. K.; Massoumi, H.; Brisbois, E. J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 52250–52273. doi:10.1021/acsami.1c10964
  • Wang, Z.; Jin, A.; Yang, Z.; Huang, W. ACS Nano 2023, 17, 8935–8965. doi:10.1021/acsnano.3c02303
  • Wink, D. A.; Mitchell, J. B. Free Radical Biol. Med. 1998, 25, 434–456. doi:10.1016/s0891-5849(98)00092-6
  • Lerch, M. M.; Hansen, M. J.; van Dam, G. M.; Szymanski, W.; Feringa, B. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 10978–10999. doi:10.1002/anie.201601931
  • Velema, W. A.; Szymanski, W.; Feringa, B. L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2178–2191. doi:10.1021/ja413063e
  • Ford, P. C. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 190–200. doi:10.1021/ar700128y
  • Ford, P. C. Nitric Oxide 2013, 34, 56–64. doi:10.1016/j.niox.2013.02.001
  • Ostrowski, A. D.; Ford, P. C. Dalton Trans. 2009, 48, 10660–10669. doi:10.1039/b912898k
  • Ford, P. C. Coord. Chem. Rev. 2018, 376, 548–564. doi:10.1016/j.ccr.2018.07.018
  • Sortino, S. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 2903–2913. doi:10.1039/b908663n
  • Fry, N. L.; Mascharak, P. K. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 289–298. doi:10.1021/ar100155t
  • .Ieda, N.; Oka, Y.; Yoshihara, T.; Tobita, S.; Sasamori, T.; Kawaguchi, M.; Nakagawa, H. Sci. Rep. 2019, 9, 1430. doi:10.1038/s41598-018-38252-5
  • de Lima, R. G.; Rios, R. R.; Machado, A. E. D. H.; da Silva, R. S. Adv. Inorg. Chem. 2022, 80, 355–379. doi:10.1016/bs.adioch.2022.06.005
  • .Zhang, Z.; Luo, X.; Yang, Y. Isr. J. Chem. 2021, 61, 159–168. doi:10.1002/ijch.202000084
  • .Parisi, C.; Laneri, F.; Fraix, A.; Sortino, S. J. Med. Chem. 2024, 67, 16932–16950. doi:10.1021/acs.jmedchem.4c01038
  • Parisi, C.; Laneri, F.; Martins, T. J.; Fraix, A.; Sortino, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 59697–59720. doi:10.1021/acsami.4c13478
  • Laneri, F.; Parisi, C.; Seggio, M.; Fraix, A.; Longobardi, G.; Catanzano, O.; Quaglia, F.; Sortino, S. J. Mater. Chem. B 2024, 12, 6500–6508. doi:10.1039/d4tb00325j
  • Fraix, A.; Parisi, C.; Longobardi, G.; Conte, C.; Pastore, A.; Stornaiuolo, M.; Graziano, A. C. E.; Alberto, M. E.; Francés-Monerris, A.; Quaglia, F.; Sortino, S. Biomacromolecules 2023, 24, 3887–3897. doi:10.1021/acs.biomac.3c00527
  • Kuang, Y.; Salem, N.; Corn, D. J.; Erokwu, B.; Tian, H.; Wang, F.; Lee, Z. Mol. Pharmaceutics 2010, 7, 2077–2092. doi:10.1021/mp1001922
  • Witney, T. H.; Alam, I. S.; Turton, D. R.; Smith, G.; Carroll, L.; Brickute, D.; Twyman, F. J.; Nguyen, Q.-D.; Tomasi, G.; Awais, R. O.; Aboagye, E. O. Clin. Cancer Res. 2012, 18, 1063–1072. doi:10.1158/1078-0432.ccr-11-2462
  • Chattopadhyay, A. Chem. Phys. Lipids 1990, 53, 1–15. doi:10.1016/0009-3084(90)90128-e
  • Ghosh, P. B.; Whitehouse, M. W. Biochem. J. 1968, 108, 155–156. doi:10.1042/bj1080155
  • Annenkov, V. V.; Danilovtseva, E. N.; Zelinskiy, S. N.; Basharina, T. N.; Safonova, T. A.; Korneva, E. S.; Likhoshway, Y. V.; Grachev, M. A. Anal. Biochem. 2010, 407, 44–51. doi:10.1016/j.ab.2010.07.032
  • Heyne, B.; Ahmed, S.; Scaiano, J. C. Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 354–358. doi:10.1039/b713575k
  • Heyne, B.; Beddie, C.; Scaiano, J. C. Org. Biomol. Chem. 2007, 5, 1454–1458. doi:10.1039/b702618h
  • Lalor, R.; Baillie-Johnson, H.; Redshaw, C.; Matthews, S. E.; Mueller, A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2892–2893. doi:10.1021/ja0782596
  • .Martins, T. J.; Parisi, C.; Guerra Pinto, J.; Ribeiro Brambilla, I. d. P.; Malanga, M.; Ferreira-Strixino, J.; Sortino, S. ACS Med. Chem. Lett. 2024, 15, 857–863. doi:10.1021/acsmedchemlett.4c00061
  • Büldt, A.; Karst, U. Anal. Chem. (Washington, DC, U. S.) 1999, 71, 3003–3007. doi:10.1021/ac981330t
  • Uchiyama, S.; Santa, T.; Fukushima, T.; Homma, H.; Imai, K. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1998, 2165–2174. doi:10.1039/a803641a
  • Uchiyama, S.; Santa, T.; Imai, K. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1999, 2525–2532. doi:10.1039/a904989d
  • Yao, N.; Li, W.; Xu, G.; Duan, N.; Yu, G.; Qu, J. Front. Oncol. 2023, 13, 1234887. doi:10.3389/fonc.2023.1234887
  • .Sveen, C.; Macia, N.; Zaremberg, V.; Heyne, B. Photochem. Photobiol. 2015, 91, 272–279. doi:10.1111/php.12402
  • Parisi, C.; Failla, M.; Fraix, A.; Rolando, B.; Gianquinto, E.; Spyrakis, F.; Gazzano, E.; Riganti, C.; Lazzarato, L.; Fruttero, R.; Gasco, A.; Sortino, S. Chem. – Eur. J. 2019, 25, 11080–11084. doi:10.1002/chem.201902062
  • Fraix, A.; Parisi, C.; Failla, M.; Chegaev, K.; Spyrakis, F.; Lazzarato, L.; Fruttero, R.; Gasco, A.; Sortino, S. Chem. Commun. 2020, 56, 6332–6335. doi:10.1039/d0cc02512g
  • Parisi, C.; Failla, M.; Fraix, A.; Menilli, L.; Moret, F.; Reddi, E.; Rolando, B.; Spyrakis, F.; Lazzarato, L.; Fruttero, R.; Gasco, A.; Sortino, S. Chem. Sci. 2021, 12, 4740–4746. doi:10.1039/d0sc06970a
  • Parisi, C.; Pastore, A.; Stornaiuolo, M.; Sortino, S. J. Mater. Chem. B 2024, 12, 5076–5084. doi:10.1039/d4tb00064a
  • Parisi, C.; Seggio, M.; Fraix, A.; Sortino, S. ChemPhotoChem 2020, 4, 742–748. doi:10.1002/cptc.202000100
  • Montalti, M.; Credi, A.; Prodi, L.; Gandolfi, M. T. Handbook of Photochemistry, 3rd ed.; CRC: Boca Raton, FL, US, 2006. doi:10.1201/9781420015195