第一作者：Qiong Wu、Chengcheng Liu

通讯作者：Cheng Cui、Weihong Tan

通讯单位：湖南大学

研究内容： 

   目前，DNA稳定的Ag NCs (DNA-Ag NCs)由于其荧光颜色可调、荧光量子产率高、光漂白率低以及具有生物相容性等优点被广泛用于光学探针领域。虽然已经实现了许多不同的DNA-Ag NCs应用，但它们大多依赖于单个DNA-Ag NCs或组装的DNA-Ag NCs，识别能力有限，导致检测灵敏度低或脱靶效应，从而阻碍了DNA-Ag NCs在癌细胞识别中的表现。因此，本篇文章研究人员考虑到DNA-Ag NCs的自然相容性和DNA可编程性，以及DNA组装在一个结构中结合重复和功能的优点，通过触发启动杂交链反应(HCR)形成的多支线性(MBL) DNA结构组装DNA-Ag NCs。通过对触发器的特异性修饰，分别获得了MBL-Ag NCs和部分杂交双工的结合作为DNA逻辑平台的组成部分，它们依靠级联链位移反应和适配体的特异性识别能力相结合。MBL结构与不同功能DNA结构的易接合使其成为组装DNA- Ag NCs用于基于适体的细胞识别的理想平台，从而拓宽了DNA-Ag NCs的潜在应用。

示意图1：本文中的实验示意图。

要点一： 

DNA组装技术允许将大量重复和功能的构建块合并到一个纳米结构中，这是一种有吸引力的组装Ag NCs的策略，具有更多的应用。DNA模板化的Ag NCs可以单链附着在一起进行进一步的组装，理论上，通过合理设计其附着序列可以获得组装好的DNA-Ag NCs，并在模板化的DNA结构基础上探索更多的功能。在这项工作中，DNA-Ag NCs由MBL结构组装而成，其光学性质没有明显变化。这种现象是独立于合成过程的。与sgc8- Ag NCs相比，sgc8-MBL-Ag NCs系统的检测灵敏度提高了20倍，显示出其良好的生物标记效率。MBL-Ag NCs结合DNA逻辑门平台对双细胞表面受体表现出特异性，提高了细胞检测的分辨率。我们构建的成功表明，利用Ag NCs材料作为诊断工具具有高灵敏度和可编程性的前景。

要点二： 

此外，由于一端的适体可以通过修饰触发器很容易被其他功能DNA结构所取代(例如，作为OR逻辑门组件的部分杂交DNA双链，34个结构可变换的适体，45个多适体，46个等)，具有重复可寻址位点的MBL DNA结构具有巨大的潜力，具有更多的功能，通过这种结构组装的DNA- Ag NCs可用于提高灵敏度和分辨率的细胞识别。最后，得益于MBL结构的重复定位位点，抗癌药物，如阿霉素或siRNA，可以集成到这个系统中，以开发一种治疗驱动的工具，以高灵敏度和低非靶细胞毒性执行更复杂的功能。   

图1：(a)通过添加sgc8c适配体启动子来触发发夹M1和M2之间的HCR事件，组装DNA-Ag NCs的示意图。(b)琼脂糖凝胶电泳分析M1和M2的组装行为，验证了sgc8c适配体系MBL结构的形成。(c)左: MBL-Ag NCs的吸收光谱(黑色)和发射光谱(蓝色)。右: MBL-Ag NCs的透射电镜(TEM)图像。(d)左:sgc8c-MBL-Ag NCs的吸收光谱(黑色)和发射光谱(蓝色)。右图:sgc8c-MBL-Ag NCs的TEM图像。

图2: (a)演示用于癌细胞识别的sgc8c-MBL-Ag NCs系统。(b, c)通过sgc8c-MBL-Ag NCs和sgc8c-Ag NCs识别特异性癌细胞。流式细胞术分析结果显示，sgc8c-MBL-Ag NCs比sgc8c-Ag NCs对HeLa细胞具有高度选择性结合(b)。激光共聚焦扫描显微镜图像显示sgc8c-MBL-Ag NCs内化到HeLa细胞(c)。

图3：(a) MBL-Ag NCs系统与布尔和运算符集成的概念设计(上)。(b)结合布尔和运算符的MBL-Ag NCs系统的两个基于标记物的癌症分析。(c)逻辑门MBL-Ag NCs系统智能识别不同细胞的流式细胞仪检测结果。

参考文献

Q. Wu, C. Liu, Y. Liu, C. Cui, J. Ge, W. Tan, Multibranched Linear DNA-Controlled Assembly of Silver Nanoclusters and Their Applications in Aptamer-Based Cell Recognition, ACS Appl. Mater. Interfaces, 14 (2022) 14953-14960.