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DNA 纳米技术:从传感和 DNA 机器到药物输送系统。

DNA nanotechnology: from sensing and DNA machines to drug-delivery systems.

机构信息

Institute of Chemistry and The Center for Nanoscience and Nanotechnology, The Hebrew University of Jerusalem , Jerusalem 91904, Israel.

出版信息

ACS Nano. 2013 Oct 22;7(10):8320-32. doi: 10.1021/nn404613v. Epub 2013 Sep 26.

DOI:10.1021/nn404613v
PMID:24070191
Abstract

DNA/nanoparticle hybrid systems combine the unique electronic and optical properties of nanomaterials with the recognition and catalytic properties of nucleic acids. These materials hold great promise for the development of new sensing platforms, the programmed organization of nanoparticles, the switchable control of plasmonic phenomena in the nanostructures, and the controlled delivery of drugs. In this Perspective, we summarize recent advances in the application of DNA/nanoparticle (NP) hybrids in these different disciplines. Nucleic acid-semiconductor quantum dot hybrids are implemented to develop multiplexed sensing platforms for targeted DNA. The chemiluminescence resonance energy transfer mechanism is introduced as a new transduction signal, and the amplified detection of DNA targets through the biocatalytic regeneration of analytes is demonstrated. DNA machines consisting of catenanes or tweezers, and modified with fluorophore/Au NP pairs are used as functional devices for the switchable "mechanical" control of the fluorescence properties of the fluorophore. Also, nucleic acid nanostructures act as stimuli-responsive caps for trapping drugs in the pores of mesoporous SiO2 nanoparticles. In the presence of appropriate biomarker triggers, the pores are unlocked, leading to the controlled release of anticancer drugs. Selective cancer-cell death is demonstrated with the stimuli-responsive SiO2 nanoparticles.

摘要

DNA/ 纳米粒子杂化系统将纳米材料的独特电子和光学特性与核酸的识别和催化特性结合在一起。这些材料为开发新的传感平台、纳米粒子的可编程组织、纳米结构中等离子体现象的可切换控制以及药物的可控输送提供了巨大的潜力。在本观点中,我们总结了 DNA/ 纳米粒子 (NP) 杂化在这些不同领域中的最新进展。将核酸 - 半导体量子点杂化用于开发用于靶向 DNA 的多重传感平台。引入化学发光共振能量转移机制作为新的转导信号,并通过分析物的生物催化再生来证明 DNA 靶标的放大检测。由轮烷或镊子组成并修饰有荧光团 /Au NP 对的 DNA 机器用作荧光团的荧光性质的可切换“机械”控制的功能器件。此外,核酸纳米结构作为刺激响应性帽,用于将药物捕获在介孔 SiO2 纳米粒子的孔中。在适当的生物标志物触发存在下,孔被解锁,导致抗癌药物的受控释放。用刺激响应性 SiO2 纳米粒子证明了选择性癌细胞死亡。

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