袁若/许文菊Anal. Chem.：DNA四面体纳米笼屏蔽核-壳Ag纳米簇的荧光特性及其应用！

研究内容

DNA框架结构作为稳定屏蔽序列模板化Ag纳米簇核 ( cs AgNC ) 的天然外壳，对于适用的荧光生物传感来说是有趣但具有挑战性的，在基于DNA的笼内精心编程簇支架以引导 cs AgNC成核可能是至关重要的。

西南大学袁若/许文菊 首次设计对称四面体DNA纳米笼 ( TDC ) ，该纳米笼使用富含C的 cs AgNC模板链和四条单链在一锅法中自组装。在构建的软TDC结构中，模板序列从一侧到另一侧进行逻辑桥接，不是在同一个面上，从而指导发射型 cs AgNC的原位合成。由于带负电的TDC具有较强的电子排斥能力， cs AgNC显示 出显著提高的荧光稳定性和优异的光谱行为。通过在 TDC的一个顶点结合靶向miRNA的可识别模块，通过发射性 cs AgNC报告子和血红素/G-四链体 ( hG4 ) 缀合物之间的光诱导电子转移效应建立了更新的TDC ( uTDC ) 生物传感平台。由于靶点中断了csAgNC在三种状态下的切换，空间接近和分离hG4，因此执行了“开-关-开”荧光信号响应，从而实现了miRNA的宽线性范围和低至皮摩尔的检测极限。 相关工作以“ Fluorescent Features and Applicable Biosensing of a Core-Shell Ag Nanocluster Shielded by a DNA Tetrahedral Nanocage ” 为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。

研究要点

要点1 . 作者报道了在对称 TDC结构的中心腔中合成的一种新的 cs AgNC发射体的建立，其中用于携带 cs AgNC的富含C的模板序列从一个螺旋的中间桥接到相反螺旋的中间，不是在同一个面上。在TDC内部， cs AgNC通过NaBH 4 施加的优选结合的Ag + 离子在宿主C碱基中的还原反应原位形成。在负电荷支架的电子排斥保护下，所得的TDC- cs AgNC单元可以比未老化的Ag团簇保持更高的稳定性和更持久的构象，从而导致其优异的荧光行为。

要点2 . 在TDC的一个顶点结合靶向miRNA的互补序列后，通过 cs AgNC和作为 猝灭剂的血红素 /G-四链体 ( hG4 ) 之间的光诱导电子转移效应，为miRNA创建了一个更新的TDC ( uTDC ) 荧光生物传感平台。uTDC中hG4的特异性结合和miRNA侵入性分解将 cs AgNC的荧光发射在三种状态之间切换，执行“开-关-开”信号读出方式，实现灵敏的检测和可辨别的细胞内成像。

要点3 . 在没有复杂化学修饰的情况下，这种更简单、更具成本效益的策略是第一个提高由3D DNA纳米结构屏蔽的核壳AgNC发射体光谱稳定性的例子，提供了miRNA的精确细胞成像，进一步表明了可能的治 疗应用。

研究图文

图1 . 使用 TSx ( x=2-9 ) 、S1、S2、S3和S4的TDC组件的示意图以及TDC-Ag + 加合物和核 - 壳AgNC ( cs AgNC ) 的形成。

图 2. （ A） cs AgNC的TEM ( 插图：尺寸分布直方图 ) 、（B）HRTEM和（C）AFM。（D）添加NaBH 4 前后 ， cs AgNC的CD光谱以及（E）所得各向异性因子。

图 3. （ A） p AgNC和 cs AgNC的原理图。（B） p AgNC和（C） cs AgNC的3D荧光轮廓图。（D） p AgNC和 cs AgNC的激发和发射光谱。（E） p AgNC和 cs AgNC的荧光衰减。（F）连续监测3000 s的 p AgNC和 cs AgNC的实时荧光。 p AgNC 、 cs AgNC的和Rh-101的（G）紫外-可见吸收光谱和（H）荧光发射光谱。

图4 . （ A）从初始阶段到团簇形成，Ag + 与富含C的模板之间相互作用的分子动力学模拟以及通过分子动力学获得的截断模型。（B） p AgNC或 cs AgNC被H 2 O 2 或O 2 氧化的可能机制的示意图。 cs AgNC和 p AgNC暴露于（C）不同浓度0.0 - 10.0 μ M的H 2 O 2 中 4小时和（D）1.0 μM H 2 O 2 中 0 - 8小时后的荧光强度。

图5 . 通过使用 RS和对miRNA的特异性响应来引导uTDC的自组装，通过 cs AgNC和血红素之间的PET效应读出“开-关-开”信号。

图6 . （ A）不同浓度的miR-155对应的uTDC中 cs AgNC的荧光发射。（B）在λ em =615 nm处用 ( F-F 0 ′ ) /F 0 绘制的结果线性曲线与miR-155浓度的对数 ( lgc miR-155 ) 。（C）不同浓度下uTDC中 cs AgNC对miR-21反应的荧光发射。（D）在λ em =615 nm处，用 ( F-F 0 ′ ) /F 0 绘制的结果线性曲线与miR-155浓度对数 ( lgc miR-21 ) 的关系。uTDC在分析血清中的（E）miR-155 ( 1.0 μM ) 和（F）miR-21 ( 1.0 μM ) 时的荧光强度。

文献详情

Fluorescent Features and Applicable Biosensing of a Core-Shell Ag Nanocluster Shielded by a DNA Tetrahedral Nanocage

Jiayang He, Shihua Luo, Huilin Deng, Chunli Yang, Yuqing Zhang, Mengdie Li, Ruo Yuan,* Wenju Xu*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c03151

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