Cation-Responsive and Photocleavable Hydrogels from Noncanonical Amphiphilic DNA Nanostructures.
Cation-Responsive and Photocleavable Hydrogels from Noncanonical Amphiphilic DNA Nanostructures.
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DOI：
10.1021/acs.nanolett.1c03314
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发表时间：
2022-01-26
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Di Michele L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fabrini G;Minard A;Brady RA;Di Antonio M;Di Michele L
由于其生物相容性，多功能性和可编程的相互作用，DNA已被提议作为功能性，刺激响应框架的构建块，其应用于生物传感，组织工程和药物递送。对于体内应用特别重要的是使这种纳米材料响应生理刺激的可能性。在这里，我们展示了如何将非规范DNA G-四链体（G4）结构与两亲性DNA构建体相结合，产生纳米结构，我们称之为“四星”，能够通过简单的，无酶的，一锅反应组装成响应性水凝胶颗粒。嵌入的G4结构允许通过添加或去除K+离子以可逆的方式触发和控制组装/拆卸。此外，在卟啉光敏剂的存在下，水凝胶聚集体可以在近UV照射时光分解。组合可逆性的组装，响应性，和货物装载能力的疏水部分使四星级生物传感器和响应药物输送载体的一个有前途的候选人。
Thanks to its biocompatibility, versatility, and programmable interactions, DNA has been proposed as a building block for functional, stimuli-responsive frameworks with applications in biosensing, tissue engineering, and drug delivery. Of particular importance for in vivo applications is the possibility of making such nanomaterials responsive to physiological stimuli. Here, we demonstrate how combining noncanonical DNA G-quadruplex (G4) structures with amphiphilic DNA constructs yields nanostructures, which we termed “Quad-Stars”, capable of assembling into responsive hydrogel particles via a straightforward, enzyme-free, one-pot reaction. The embedded G4 structures allow one to trigger and control the assembly/disassembly in a reversible fashion by adding or removing K+ ions. Furthermore, the hydrogel aggregates can be photo-disassembled upon near-UV irradiation in the presence of a porphyrin photosensitizer. The combined reversibility of assembly, responsiveness, and cargo-loading capabilities of the hydrophobic moieties make Quad-Stars a promising candidate for biosensors and responsive drug delivery carriers.
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