白華榮，范換換，張曉兵，陳卓，譚蔚泓

湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南大學(xué)化學(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室，分子科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)實驗室，生命科學(xué)學(xué)院，核酸適體湖南省工程實驗室，長沙 410082

1 引言

盡管人類對疾病的了解與日俱增，但是癌癥在全世界范圍內(nèi)依然具有較高的死亡率1。已有的癌癥治療手段，包括化療與放療，由于缺乏對癌細(xì)胞特異性的了解，治療的同時往往會帶來較為嚴(yán)重的毒副作用。因此發(fā)展能夠有效殺死腫瘤細(xì)胞，同時不損害正常細(xì)胞的癌癥治療方法具有非常重要的意義2。

納米材料，如二氧化錳納米材料3,4、上轉(zhuǎn)化納米顆粒5、磁性納米顆粒6和DNA納米材料7-9等，具有獨特的光、電、磁、熱等性能。隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，納米材料因其優(yōu)異的性能在癌癥治療方面展現(xiàn)出巨大的潛力，并被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域10。作為藥物載體，通過實體瘤的高通透性和滯留效應(yīng)(enhanced permeability and retention effect，EPR，即相比于正常組織，特定尺寸的分子或顆粒更傾向聚集于癌組織)，納米材料能夠非特異性地聚集在癌組織部位。但是 EPR效應(yīng)的被動靶向效率較低11。通過將能特異性識別抗原或者腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物的靶向配體與納米材料結(jié)合，可以實現(xiàn)納米材料在腫瘤組織的主動靶向聚集，同時減輕對正常組織的毒性。例如，Tian等12報道在老鼠活體實驗中，修飾了特異性識別癌細(xì)胞的靶向配體的膠束納米材料，與不具有靶向性的膠束相比，前者能夠更好地在腫瘤部位主動靶向聚集。近年來，在癌癥治療方面，腫瘤細(xì)胞特異性靶向的納米材料已成為一項具有巨大應(yīng)用潛力的技術(shù)。另外，因具有獨特的光學(xué)特性、磁性或者光熱效應(yīng)等特點，納米材料也可以實現(xiàn)對癌癥的診斷與治療。

核酸適體是指通過指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化的技 術(shù) (Systematic Evolution of Ligands by EXponential Enrichment，SELEX)篩選得到的具有20-60個堿基的單鏈寡核苷酸，并能夠高親和性和高特異性與靶標(biāo)結(jié)合13,14。核酸適體的靶標(biāo)范圍很廣泛，包括小分子15、蛋白質(zhì)16，甚至是細(xì)胞與組織17-20。相對于抗體，核酸適體具有很多獨特優(yōu)勢，比如分子量小，可人工合成，穩(wěn)定性高，免疫原性低等21,22。這些優(yōu)勢表明核酸適體是癌癥靶向治療的理想工具。

將納米材料與具有特異性識別能力的核酸適體結(jié)合，從而形成的核酸適體-納米材料復(fù)合物可以為癌癥治療提供一種更有效的、低毒副作用的方法23-26。結(jié)合近幾年我們課題組在核酸適配體與納米材料方面的研究工作，本文主要總結(jié)了核酸適體-納米材料復(fù)合物用于癌細(xì)胞的特異性識別及癌癥診療新策略等方面取得的研究進(jìn)展。

譚蔚泓，中國科學(xué)院院士，發(fā)展中國家科學(xué)院院士，現(xiàn)任湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，國家“千人計劃”入選者，長江學(xué)者特聘教授，化學(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室主任。主要研究方向為生物分析化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、納米生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程。

2 核酸適體-納米材料復(fù)合物用于癌細(xì)胞的識別

發(fā)展能夠高靈敏、高選擇性地檢測癌細(xì)胞的新方法對于癌細(xì)胞的靶向治療具有重大意義。近年來研究人員構(gòu)建了多種核酸適體-納米材料復(fù)合物來實現(xiàn)對癌細(xì)胞的特異性識別。

Zhu等27成功構(gòu)建了基于核酸適體修飾的DNA 納 米 器 件 (aptamer-tethered DNA nanodevices，aptNDs)，用于特異性識別靶細(xì)胞，并可在靶細(xì)胞膜表面實現(xiàn)原位自組裝。作者選擇能特異性識別酪氨酸蛋白激酶 7(protein tyrosine kinase 7，PTK7)的核酸適體sgc8做為模型。其中PTK7在人急性淋巴細(xì)胞白血病 T淋巴細(xì)胞(CCRF-CEM)膜表面過表達(dá)，而在對照細(xì)胞人 B淋巴細(xì)胞瘤Ramos膜表面沒有表達(dá)。如圖1所示，核酸適體修飾的觸發(fā)探針與兩個部分互補的發(fā)卡形單體 M1和 M2通過雜交鏈反應(yīng)(hybridization chain reaction，HCR)自聚形成 aptNDs (圖 1A)，或者核酸適體種子探針與兩個部分互補的單體P1和P2通過級聯(lián)交替雜交反應(yīng)自聚形成 aptNDs (圖1B)。通過對單體的DNA鏈直接進(jìn)行化學(xué)修飾熒光分子或者通過熒光分子嵌入 DNA雙鏈可以實現(xiàn)對aptNDs進(jìn)行大劑量的熒光分子標(biāo)記。熒光分子標(biāo)記的aptNDs可以錨定在靶細(xì)胞表面，通過對熒光信號的檢測，從而可以實現(xiàn)對靶細(xì)胞的檢測。另外，Wang等28將順鉑前藥修飾在核酸適體上，然后在細(xì)胞膜表面通過引發(fā)HCR反應(yīng)，形成DNA納米結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)其內(nèi)在化進(jìn)入癌細(xì)胞進(jìn)而達(dá)到藥物傳遞的效果。

核酸適體對靶細(xì)胞的高特異性識別能力可以改善電化學(xué)和電化學(xué)發(fā)光方法對于癌細(xì)胞檢測時的選擇性29-31。利用熒光和電化學(xué)方法，一種信號放大的三明治結(jié)構(gòu)策略，通過核酸適體-DNA串聯(lián)的量子點探針的構(gòu)建，實現(xiàn)了對癌細(xì)胞進(jìn)行高選擇性和靈敏的檢測。該方法具有較高的靈敏度，檢測限達(dá)到每毫升50個癌細(xì)胞32。另外，研究人員還開發(fā)了基于核酸適體和 RNA聚合酶的信號放大新策略，用于癌細(xì)胞的高靈敏、高選擇性檢測33。

圖1 在細(xì)胞膜表面原位自組裝形成核酸適配體修飾的DNA納米器件用于特異性識別靶細(xì)胞的示意圖27 Fig.1 Schematic diagramof fluorescent DNA nanodevices on target living cell surfaces based on anaptamer-tethered DNA nanodevice platform27.

分子成像技術(shù)是腫瘤早期檢測的一種重要方法。但是單一的分子成像技術(shù)存在很多缺點。例如，核磁共振成像具有較高的時空分辨與組織穿透能力，但是靈敏性不高34；而熒光成像技術(shù)靈敏性很高，可以實現(xiàn)對單細(xì)胞或亞細(xì)胞器的熒光成像，但是組織穿透能力較差35。因此，將兩種或者多種成像技術(shù)相結(jié)合，可以達(dá)到更高的成像靈敏度、時空分辨和組織穿透能力36。

Zhao等37利用二氧化錳納米片吸附標(biāo)記有熒光團(tuán)的核酸適體，開發(fā)了一種靶向可激活的熒光/核磁共振雙模成像體系用于癌細(xì)胞成像與檢測，如圖 2所示。二氧化錳納米片的原子幾何結(jié)構(gòu)是八面體，錳原子周圍的六個氧原子可以將錳原子與周圍的水環(huán)境隔離，從而使其不能影響質(zhì)子的橫向或縱向弛豫。因此，與Mn2+相比，二氧化錳納米片是一個很弱的T1和T2核磁信號造影劑。另外，當(dāng)標(biāo)記有熒光團(tuán)的核酸適體被吸附到二氧化錳納米片上后，其熒光被猝滅。因此，二氧化錳納米片既可以作為核酸適體的納米載體促進(jìn)其進(jìn)入細(xì)胞，又可以猝滅熒光，還可以被細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽還原產(chǎn)生大量的Mn2+作為核磁共振成像的造影劑。沒有靶細(xì)胞時，該探針的熒光信號和核磁信號都處于關(guān)閉狀態(tài)，而一旦靶細(xì)胞出現(xiàn)，核酸適體就可以識別靶細(xì)胞并與之結(jié)合，這種結(jié)合會弱化核酸適體和二氧化錳納米片之間的吸附作用，導(dǎo)致一部分的熒光恢復(fù)，細(xì)胞膜表面的熒光增強。同時，這種結(jié)合也會促進(jìn)二氧化錳納米片被細(xì)胞內(nèi)吞，進(jìn)入細(xì)胞的二氧化錳可以被谷胱甘肽還原為大量的Mn2+，Mn2+可以作為核磁共振造影劑用于核磁共振成像。多功能的二氧化錳納米片具有較好的生物相容性可以促進(jìn)其在癌癥治療方面的應(yīng)用。因此，這一智能的納米體系作為一種多功能治療工具在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前景。

圖2 核酸適配體-二氧化錳納米探針用于熒光/核磁共振雙模成像的激活機(jī)制37Fig.2 Activation mechanism of the MnO2nanosheet-aptamer nanoprobe for fluorescence/MRIbimodal tumor cell imaging37.

研究證明雙親性嵌段共聚物可自組裝形成不同的形態(tài)，含有親水性DNA片段和疏水性有機(jī)聚合物單元的共聚物在一定的條件下也可以形成DNA膠束38-40。對于DNA修飾的納米顆粒復(fù)合物來說，高濃度情況下，無機(jī)組分的核可能會對細(xì)胞產(chǎn)生一定的毒性，但 DNA膠束沒有無機(jī)的核，而且通常合成 DNA膠束的時間相較來說較短。為了賦予 DNA膠束更多的適用性和功能，Wu等41用核酸適體來取代普通DNA并連接上疏水的脂質(zhì)尾。實驗證實了構(gòu)建在核酸適體-膠束復(fù)合物中的核酸適體依然能識別其特異性的靶標(biāo)。核酸適體 TDO5在 37°C條件下無法識別靶細(xì)胞Ramos細(xì)胞42。但是由于膠束裝載了密集的TDO5，所以在相同條件下TDO5-膠束復(fù)合物對其靶細(xì)胞表現(xiàn)出高親和性和選擇性。核酸適體-膠束復(fù)合物的優(yōu)點還包括提高其親和力，降低其從細(xì)胞膜上的脫落率，提高快速靶向能力和有效藥物裝載。因此，我們構(gòu)建的核酸適體-膠束復(fù)合物在癌細(xì)胞識別和活體內(nèi)藥物運輸方面具有很大的潛能。

3 核酸適體-納米材料復(fù)合物用于癌細(xì)胞的靶向治療

作為靶向識別配體，核酸適體能夠通過區(qū)分癌細(xì)胞與正常細(xì)胞，從而選擇性地將治療藥物運輸?shù)桨屑?xì)胞以達(dá)到有效的化學(xué)藥物治療。核酸適體可以很容易地與生物相容的有機(jī)或無機(jī)納米材料結(jié)合，從而可以為不同的配體和藥物分子提供運輸平臺。核酸適體引導(dǎo)的藥物傳遞系統(tǒng)，如脂質(zhì)體和膠束，有機(jī)納米顆粒和無機(jī)納米顆粒，已經(jīng)被研究人員廣泛應(yīng)用于抗癌藥物的運輸中43。接下來，本文討論了幾種具有代表性的核酸適體-納米材料復(fù)合物應(yīng)用于癌癥的靶向治療(表1)。

3.1 核酸適體功能化的有機(jī)納米材料

生物相容性好和可降解的有機(jī)納米材料是最常用的靶向藥物運輸載體。這些材料可以用來封裝各種藥物，并可通過核酸適體進(jìn)行修飾以提高特異性，從而使腫瘤細(xì)胞中藥物積累，同時系統(tǒng)性毒性相應(yīng)降低。在此，我們主要討論核酸適體修飾的脂質(zhì)體，DNA樹枝狀納米材料和球形DNA納米顆粒等，用于靶向成像、化學(xué)藥物治療。

脂質(zhì)體是臨床上最常用于藥物傳輸?shù)募{米系統(tǒng)。我們將核酸適體sgc8修飾的脂質(zhì)體用于靶細(xì)胞的藥物運輸，證實了核酸適體引導(dǎo)的脂質(zhì)體傳遞系統(tǒng)的特異性和有效性。將我們開發(fā)的核酸適體-脂質(zhì)體復(fù)合物與癌細(xì)胞孵育30 min之后，通過流式細(xì)胞儀檢測，可知sgc8-脂質(zhì)體復(fù)合物可特異地結(jié)合靶細(xì)胞CCRF-CEM細(xì)胞，而對其他非靶向細(xì)胞(NB4細(xì)胞)則沒有結(jié)合44。在另一項研究中，脂質(zhì)體表面連接了巰基修飾的 E-選擇素核酸適體。在小鼠實驗中將所得脂質(zhì)體復(fù)合物靜脈注射，結(jié)果證實脂質(zhì)體復(fù)合物可以在乳腺腫瘤移植瘤血管中積累，且循環(huán)半衰期沒有受影響45。

在癌癥治療方面，基于DNA的納米材料也被用于靶向藥物轉(zhuǎn)運46。因此到目前為止，研究人員已經(jīng)開發(fā)出了各種DNA納米材料，如DNA折紙，DNA四面體，納米小火車和納米花(nanoflowers，NFs)。核酸適體和 DNA 納米材料的結(jié)合可以將核酸適體的特異性識別能力與DNA納米材料的高靈敏性的生物分析，與疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物檢測以及靶向治療手段相融合。通過分子和納米工程，研究人員已經(jīng)開發(fā)出各種核酸適體修飾的DNA納米材料，作為藥物載體，用于靶向治療，并實現(xiàn)對靶細(xì)胞中的生物活動進(jìn)行調(diào)控。Zhang等47開發(fā)了基于DNA樹枝狀納米結(jié)構(gòu)的一種多功能的藥物運輸載體用于靶向腫瘤細(xì)胞成像和藥物傳遞。

表1 核酸適體-納米材料復(fù)合物用于腫瘤靶向治療Table 1 Summary of aptamer-conjugated nanomaterials for targeted cancer therapy.

研究表明，基于DNA樹枝狀納米結(jié)構(gòu)和核酸適體，可以將核酸適體整合到樹枝狀 DNA框架上。通過樹枝狀DNA納米結(jié)構(gòu)將功能核酸有效地輸送到活細(xì)胞中，實現(xiàn)對活細(xì)胞內(nèi)生物分子的實時監(jiān)控。如圖 3所示，首先通過預(yù)先設(shè)計的堿基對雜交，設(shè)計不同的Y型DNA單體，包括具有靶向性的核酸適體，具有治療效果的反義寡核苷酸和可裝載抗癌藥物。然后，通過互補序列，這些功能性DNA單體可以連接到一個X形的DNA核連接器上。最后，這些數(shù)以百計的(～100-200) 5?端修飾丙烯酰胺基的基礎(chǔ)構(gòu)筑單元可以通過進(jìn)一步光交聯(lián)形成可編程和多功能的核酸適體修飾的DNA納米載體。構(gòu)建的核酸適體修飾的DNA納米載體具有可編程性、簡單的模塊化設(shè)計和組裝、選擇性識別和運輸，以及優(yōu)異的生物穩(wěn)定性和生物相容性等優(yōu)點。實驗結(jié)果也證實該DNA納米藥物載體對靶細(xì)胞有特異性的細(xì)胞毒性作用。DNA納米載體中針對 P-糖蛋白的反義寡核苷酸可以抑制 P-糖蛋白表達(dá)，從而降低靶細(xì)胞的耐藥性，其中 P-糖蛋白是一種藥物外排泵，可將細(xì)胞內(nèi)藥物泵出細(xì)胞外，從而使細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性48。此外，實驗結(jié)果表明，與核酸酶孵育24 h之后，該納米結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定存在。該實驗結(jié)果說明形成的DNA納米結(jié)構(gòu)能夠增強該結(jié)構(gòu)的抗核酸酶降解的能力

由于DNA的生物學(xué)特性，DNA納米結(jié)構(gòu)也可以通過酶反應(yīng)得到。核酸適體修飾的DNA納米花NFs是通過對DNA模板的滾環(huán)復(fù)制擴(kuò)增產(chǎn)生的大量重復(fù) DNA鏈自組裝形成納米顆粒(圖4)。不同于傳統(tǒng)的DNA納米結(jié)構(gòu)，如DNA四面體，DNA樹枝狀分子，DNA折紙和基于雜交鏈反應(yīng)的DNA聚合物，DNA納米花的組裝是由液態(tài)結(jié)晶和重復(fù)DNA鏈的密集堆疊形成而不是通過DNA雜交驅(qū)動?；贒NA鏈的可編程性，通過對DNA模板的合理設(shè)計，可以很容易地將核酸適體、藥物和染料分子整合在顆粒大小可調(diào)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納米花結(jié)構(gòu)中。實驗表明 DNA納米花與核酸酶孵育24 h之后，能夠保持較完整的形態(tài)。而且在人血清中孵育24 h后，DNA納米花也依然穩(wěn)定存在49。DNA納米花的高穩(wěn)定性，使其在復(fù)雜的生理情況下具有很好的應(yīng)用前景，如臨床診斷、生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)方面。因此DNA納米花可以實現(xiàn)靶向腫瘤細(xì)胞、生物成像和靶向藥物傳遞，是一種理想的生物醫(yī)學(xué)研究工具。

圖3 多功能自組裝納米單元光交聯(lián)形成納米組裝載體的示意圖48Fig.3 Schematic illustration of multifunctional self-assembled nanoassemblybuilding units and photo-cross-linkednanoassembly structure48.

圖4 DNA納米花的形成原理圖49Fig.4 Schematic illustration of noncanonical self-assembly of multifunctional DNA NFs49.

Hu等50使用類似的方法構(gòu)建了核酸適體修飾的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fluorescence resonance energy transfer，F(xiàn)RET)DNA 納米花 FRET-NFs。將標(biāo)記了不同熒光團(tuán)的核苷酸，包括熒光素FAM修飾的脫氧尿苷三磷酸(FAM-dUTP)，花菁染料Cy3修飾的脫氧尿苷三磷酸(Cy3-dUTP)，和6-羧基-X-羅丹明 ROX 修飾的脫氧尿苷三磷酸(ROX-dUTP)，通過滾環(huán)擴(kuò)增反應(yīng)可以同時將上述核苷酸整合到DNA納米花上。改變酶反應(yīng)中的這些熒光團(tuán)的比例，可以對熒光共振能量轉(zhuǎn)移介導(dǎo)的發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣在單激發(fā)波長下，DNA納米花就能表現(xiàn)出不同熒光信號。因此，DNA納米花不僅可以實現(xiàn)在單個波長的激發(fā)下表現(xiàn)出多重和極亮的熒光信號，而且還可以實現(xiàn)特異性靶向腫瘤細(xì)胞和藥物運輸。FRET-NFs還具有較大的斯托克斯位移，有利于其在復(fù)雜的生物環(huán)境中的應(yīng)用。因此，核酸適體-DNA納米材料復(fù)合物有望應(yīng)用于多種生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

3.2 核酸適體功能化的無機(jī)納米材料

與傳統(tǒng)的顆粒相比，無機(jī)納米材料具有很獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，比如表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等。由于較大的比表面積與獨特的尺寸和形狀，以及組成成分依賴的物理和化學(xué)性質(zhì)，無機(jī)納米材料已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域51,52。結(jié)合核酸適體，無機(jī)納米材料可以實現(xiàn)多種模式集于一體，如目標(biāo)識別，檢測，藥物傳遞和控制釋放?；诤怂徇m體功能化的無機(jī)納米材料具有的良好特性，目前核酸適體修飾的氧化鐵納米顆粒、金納米材料和二氧化硅納米粒子吸引了研究人員的廣泛關(guān)注。

磁性納米顆粒可以增強來自周圍水分子的質(zhì)子磁共振信號。在這些生物相容的無機(jī)材料中，磁性納米顆粒作為藥物載體已推向臨床試驗應(yīng)用53,54。而核酸適體修飾的磁性納米顆?？梢詫崿F(xiàn)藥物傳遞和磁共振成像55。如圖 5所示，基于可裝載抗癌藥物阿霉素 DOX的多孔空心四氧化三鐵納米顆粒、雙官能團(tuán)的聚乙二醇PEG和核酸適體sgc8，Chen等56成功構(gòu)建了一個智能的多功能納米顆粒(smart multifunctional Nanostructure，SMN)用于癌細(xì)胞的靶向運輸藥物和磁共振成像。核酸適體對SMN外層的修飾產(chǎn)生了多價效應(yīng)，從而增強了SMNs對靶細(xì)胞的特異結(jié)合和內(nèi)化作用。SMN進(jìn)入溶酶體之后，酸性環(huán)境會使納米顆粒上對酸性不穩(wěn)定的孔釋放阿霉素，從而有效殺死靶細(xì)胞。此外，實驗證實 SMNs進(jìn)入靶細(xì)胞之后，可以通過檢測T2弛豫信號從而實現(xiàn)T2加權(quán)磁共振成像，說明該納米結(jié)構(gòu)可作為T2造影劑。

在另一項研究中，通過使用不同的 DNA片段，Zheng等57構(gòu)建了一種可自聚的多功能DNA聚合物包裹的金納米顆粒。該納米顆粒由用于成像的熒光標(biāo)簽，可識別靶標(biāo)的核酸適體和靶向傳遞藥物組成了一個具有較高藥物負(fù)載能力和特異性識別能力的納米結(jié)構(gòu)用于癌細(xì)胞的診斷與治療。

金納米材料因具有高穩(wěn)定性和生物相容性，合成方便，易于表面修飾靶向分子等特點，在過去十年里，金納米材料在藥物運輸與癌細(xì)胞治療方面?zhèn)涫荜P(guān)注58,59。更重要的是，由于具有可調(diào)光學(xué)特性和強的光熱效應(yīng)，金納米材料可達(dá)到無損及可控的調(diào)節(jié)光觸發(fā)的基因/藥物釋放60,61。

圖5 多功能智能納米顆粒的形成原理圖56Fig.5 Schematic illustration of the synthesis of smart multifunctional nanostructures (SMNs)56.

據(jù)報道，許多核酸適體-金納米材料復(fù)合物通過核酸適體對細(xì)胞膜表面的靶向識別，可以在特定類型的癌細(xì)胞表面聚集62。例如，Jon等63報道了一種多功能的核酸適體修飾的納米金顆粒用于計算機(jī)斷層掃描CT和癌癥治療(圖6)。首先，在金納米顆粒表面修飾特異性結(jié)合前列腺特異性膜抗原PSMA的核酸適體，然后在DNA雙鏈中裝載阿霉素DOX。Jon等采用表達(dá)PSMA的人前列腺癌細(xì)胞LNCaP做為靶細(xì)胞和不表達(dá)PSMA的人前列腺癌細(xì)胞 PC3作對照進(jìn)行體外細(xì)胞檢測實驗。結(jié)果表明，PSMA核酸適體修飾的金納米顆粒對LNCaP細(xì)胞的CT信號強度可達(dá)PC3細(xì)胞的4倍以上。此外，將裝載DOX的金納米顆粒與上述兩種細(xì)胞孵育，實驗結(jié)果顯示該材料對靶細(xì)胞LNCaP具有更強的殺傷效果。

圖6 構(gòu)建裝載有DOX的核酸適配體-金納米顆粒復(fù)合物的原理圖63Fig.6 Schematic illustration of the method for preparing Dox-loaded aptamer-conjugated gold nanoparticles63.

利用金-銀納米棒，Kang等64構(gòu)建了DNA交聯(lián)聚合物包裹的金-銀納米棒平臺應(yīng)用于近紅外光響應(yīng)的藥物傳遞，如圖7。在相應(yīng)的近紅外激光束的照射下，金-銀納米棒的光熱效應(yīng)導(dǎo)致周圍凝膠溫度快速升高，使封裝的藥物快速釋放，從而達(dá)到可控釋放。體外實驗證實，核酸適體功能化的納米材料可作為藥物載體，用于靶向藥物的近紅外光遠(yuǎn)程控制釋放，并具有高空間/時間分辨率。近紅外區(qū)的波長位于700-1300 nm，在此范圍內(nèi)組織，血液和水的吸收與自發(fā)熒光最小，檢測背景較低，因此該設(shè)計有望應(yīng)用于活體檢測。

在另一項研究中，利用DNA雜交技術(shù)在金納米棒的側(cè)面組裝了載藥的金納米顆粒。當(dāng)可被特定細(xì)胞內(nèi)在化的核酸適體功能化之后，金納米棒可以有效地聚集在細(xì)胞核周圍。在近紅外激光照射下，由于金納米棒的光熱效應(yīng)，載藥的金納米顆粒將被釋放，進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而藥物分子在細(xì)胞核內(nèi)被釋放，達(dá)到有效的殺死癌細(xì)胞65。

以上研究表明，利用核酸適體作為癌癥細(xì)胞的靶向配體，為探索核酸適體-納米材料的復(fù)合物用于不同類型癌細(xì)胞的高效靶向藥物運輸提供了新的方法。

4 核酸適體-納米材料復(fù)合物用于癌癥治療的新策略

除了作為靶向藥物的運輸載體外，納米材料也已被用來開發(fā)新的癌癥治療策略66。將納米材料獨特的光學(xué)、電化學(xué)和磁性特性與核酸適體的特異性識別特性相結(jié)合，可以開發(fā)出一系列新的癌癥治療方法用來提高癌癥療效67。本文主要討論光熱治療(photothermal therapy，PTT)和光動力治療(photodynamic therapy，PDT)兩種新興模式。

圖7 形成核酸適配體功能化的核-殼納米凝膠原理圖64Fig.7 Schematic diagram illustrating the formation of an aptamer-functionalized core-shell nanogel64.

4.1 核酸適體-納米材料復(fù)合物用于癌細(xì)胞的靶向PDT治療

對于疾病治療來說，光動力療法是一種新興的治療方式68。光動力治療是一種微創(chuàng)的方法，當(dāng)光照射時，光敏劑會在氧氣存在的情況下，產(chǎn)生活性氧(主要是單線態(tài)氧)?；钚匝鯐艉蛽p害周圍的生物分子，導(dǎo)致細(xì)胞增殖抑制，細(xì)胞周期阻滯，細(xì)胞凋亡或壞死69。通過對光敏劑的光照控制可以在一定程度上實現(xiàn)光動力治療的選擇性，但目前仍然需要開發(fā)將光敏劑選擇性地運輸?shù)讲∽兘M織或器官的新方法70。核酸適體修飾的納米材料已被應(yīng)用于提高光敏劑在腫瘤組織中的滯留和選擇性光誘導(dǎo)癌細(xì)胞的損傷從而實現(xiàn)癌細(xì)胞的靶向光動力治療效果71-73。

將光敏劑與核酸適體直接連接或單純物理嵌入是提高光敏劑在靶點特異性積累的常用方法74。通過DNA自組裝形成的DNA納米載體可以被用于靶向光動力治療。如圖 8所示，核酸適體可以選擇性地識別靶細(xì)胞，并與細(xì)胞膜上的特定蛋白結(jié)合。核酸適體DNA鏈末端延伸出的催化序列可以激活觸發(fā)點介導(dǎo)的催化鏈置換反應(yīng)，從而激活光敏劑 Ce6，達(dá)到放大治療的效果。核酸適體與靶細(xì)胞特異性結(jié)合才能夠激活DNA回路，這樣可以將癌細(xì)胞與正常細(xì)胞區(qū)分開，從而減少對附近正常細(xì)胞的損害。此外，催化放大反應(yīng)發(fā)生在靶細(xì)胞附近，可以使得局部的單線態(tài)氧濃度較高，實現(xiàn)選擇性損傷靶細(xì)胞75。

基于核酸適體-納米材料復(fù)合物的光動力療法，除了光敏劑 Ce6之外，其他光敏劑也已被用于研究，例如 5,10,15,20-四-(N-甲基吡啶-4-基)-21H,23H-卟啉-四-(P-甲苯磺酸)即 TMPyP4。Huang等76報道了一種核酸適體功能化的金納米顆粒用來同時遞送兩種抗癌藥物從而提高藥效的策略，如圖 9所示。金納米顆粒的表面組裝上核酸適體AS1411，其中AS1411可以特異性地與腫瘤細(xì)胞膜上的核仁素受體結(jié)合。光敏劑 TMPyP4和DOX同時通過物理吸附結(jié)合在AS1411修飾的金納米顆粒上，并傳送到靶細(xì)胞中。當(dāng)可見光照射時，光敏劑引起的光動力作用會產(chǎn)生豐富的活性氧，進(jìn)而造成細(xì)胞損傷。將光動力療法和化學(xué)藥物療法的結(jié)合可以增強對腫瘤細(xì)胞生長的抑制作用，而且得到理想的腫瘤細(xì)胞殺傷效果。

到目前為止，大多數(shù)光敏劑是可被可見光激活，而可見光的組織穿透深度淺這一特點限制了光敏劑的應(yīng)用。如果將光敏劑連接到一個可見光發(fā)生器上，而發(fā)生器的可見光發(fā)射可以通過近紅外控制，那么可見光的淺穿透深度問題就可以被克服。Yuan等77設(shè)想鑭系元素?fù)诫s的上轉(zhuǎn)化納米顆?？梢越鉀Q這一問題78。上轉(zhuǎn)化納米材料能夠在近紅外光的激發(fā)下發(fā)射較短波長的光子，這一特性使其成為優(yōu)異的可見光發(fā)生器，并且能夠通過近紅外光進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控79,80。作者將一段富 G序列與核酸適體連接，從而形成一個既能裝載TMPyP4，也可以特異性識別靶細(xì)胞的G4-核酸適體。G4-核酸適體連接在上轉(zhuǎn)化顆粒表面之后，可以將光敏劑 TMPyP4靠近上轉(zhuǎn)化顆粒，從而實現(xiàn)上轉(zhuǎn)化顆粒和 TMPyP4之間的能量轉(zhuǎn)移。當(dāng)顆粒進(jìn)入靶細(xì)胞之后，上轉(zhuǎn)化顆粒受到近紅外光的照射，從而發(fā)出可見光，進(jìn)而激活 TMPyP4，最終產(chǎn)生足夠的活性氧來有效損傷靶細(xì)胞。因此作者成功構(gòu)建了一個核酸適體引導(dǎo)的G4 DNA納米平臺，用于靶細(xì)胞的生物成像和光動力治療，它能夠選擇性識別靶細(xì)胞，可控和有效激活光敏劑，并提高治療效果。

圖8 細(xì)胞膜表面核酸適配體回路形成原理圖75Fig.8 Working scheme of DNA aptamer circuit on cell membrane75.

圖9 構(gòu)建負(fù)載不同藥物的核酸適配體-金納米顆粒復(fù)合物的原理圖76Fig.9 Schematic illustration of co-drug-loaded aptamer-functionalized deliveryplatform based on AuNPs76.

4.2 核酸適體-納米材料復(fù)合物用于癌細(xì)胞的靶向PTT治療

與光動力療法相似，光熱療法是一種相對無創(chuàng)和溫和的癌癥治療方法。光熱療法利用相關(guān)材料將電磁輻射轉(zhuǎn)化成熱量從而誘導(dǎo)產(chǎn)生高溫。這種治療方式使生物組織暴露在高于正常溫度的情況下，進(jìn)而對異常細(xì)胞進(jìn)行破壞81。具有光熱效應(yīng)的納米材料包括金納米材料，氧化石墨烯(graphene oxide，GO)等82，這些材料一般易于修飾核酸適體。將材料的EPR效應(yīng)與核酸適體的特異性靶向相結(jié)合，可以實現(xiàn)癌細(xì)胞的靶向光熱治療83。

由于金納米棒在近紅外光譜區(qū)域的吸收波長可調(diào)節(jié)的特點，在光熱治療中，金納米棒具有較高的應(yīng)用潛能84,85。而與金納米棒相比，金-銀納米棒具有更高的摩爾吸收率。因此，Huang等86構(gòu)建了一種基于核酸適體的納米結(jié)構(gòu)，將金-銀納米棒的高吸收效率與核酸適體的特異性識別結(jié)合起來，從而形成一種高效的、選擇性靶向癌細(xì)胞的光熱治療平臺。兩種不同的核酸適體修飾的金納米棒也可以用來同時破壞不同的癌細(xì)胞。將特異性識別前列腺癌細(xì)胞DU145的核酸適體CSC1和特異性識別其腫瘤干細(xì)胞亞群的核酸適體CSC13修飾在金納米棒表面。在近紅外激光照射下，形成的納米材料被成功地用于靶向和殺死腫瘤細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞。

5 核酸適體-納米材料復(fù)合物用于癌癥多模式聯(lián)合治療

由于光熱治療與光動力治療的優(yōu)異特性，將兩者結(jié)合開發(fā)出的聯(lián)合治療策略在癌癥治療方面擁有巨大潛力，因此光動力療法/光熱療法相結(jié)合的癌癥聯(lián)合治療策略備受關(guān)注。目前研究人員正積極地開發(fā)核酸適體-納米材料復(fù)合物應(yīng)用于癌癥聯(lián)合治療，以實現(xiàn)高特異識別癌細(xì)胞和增強治療效果的目的。將金納米顆粒/光敏劑復(fù)合材料或不同的納米材料結(jié)合形成的復(fù)合材料進(jìn)行核酸適體功能化，從而構(gòu)建的多模式治療方法可顯著提高癌癥的治療效果。

圖10 核酸適配體開關(guān)探針-光敏劑-金納米棒的作用原理圖89 Fig.10 Schematic representation of aptamer switch probe-photosensitizer-gold nanoparticles for PTT and PDT89.

由于金納米棒在近紅外區(qū)域有較強的表面等離子體吸收，所以金納米棒既可以有效的猝滅光敏劑87，又可以作為光熱療法材料88。結(jié)合以上優(yōu)點，Wang等89將連接有光敏劑Ce6的核酸適體開關(guān)探針修飾在金納米棒表面，用于光動力療法/光熱療法相結(jié)合的多模式癌細(xì)胞治療。如圖10所示，當(dāng)靶細(xì)胞不存在時，Ce6被金納米棒猝滅，沒有光動力治療作用。但是在靶細(xì)胞存在的情況下，核酸適體會改變構(gòu)象，從而促使光敏劑 Ce6遠(yuǎn)離金納米棒表面，如果在光照射條件下，光敏劑Ce6就會產(chǎn)生單線態(tài)氧，從而實現(xiàn)光動力治療效果。在近紅外光照射時，金納米棒還可以將光能轉(zhuǎn)換成熱，通過光熱效應(yīng)進(jìn)一步破壞細(xì)胞。在光動力和光熱效應(yīng)的協(xié)同作用之后，癌細(xì)胞的死亡率有顯著提高。因此，與單純的光動力療法或光熱療法相比，這種多模式的癌細(xì)胞治療策略能夠顯著提高對癌細(xì)胞的協(xié)同治療效果。

作為光熱療法試劑，碳納米材料也可以吸收近紅外光將光能轉(zhuǎn)換為熱從而破壞癌細(xì)胞90,91。因此可以將不同的材料與碳納米材料結(jié)合形成復(fù)合材料，用來開發(fā)癌癥治療新策略92。Khan等93對修飾了金納米籠顆粒的單壁碳納米管(single wall carbon nanotubes，SWCNTs)復(fù)合材料進(jìn)行了核酸適體功能化，用于靶向成像和光熱破壞前列腺癌細(xì)胞。

6 總結(jié)與展望

長期以來，癌癥一直是威脅人類健康的主要疾病之一。然而，傳統(tǒng)的癌癥治療手段通常會損害正常組織從引起副作用，而且治療效果不盡人意。目前，在癌細(xì)胞靶向藥物運輸方面，由于其良好的生物相容性和生物降解性能，脂質(zhì)體、膠束和高分子納米粒子等有機(jī)納米材料是具有良好應(yīng)用前景的材料。而與可生物降解的有機(jī)大分子相比，大部分無機(jī)納米材料在生物系統(tǒng)中幾乎不能降解。不過，研究人員構(gòu)建的核酸適體-無機(jī)納米材料復(fù)合物是將核酸適體與具有獨特光學(xué)、電學(xué)、磁性、機(jī)械力、物理和化學(xué)等特性94-99并且具有良好生物相容性的無機(jī)納米材料相結(jié)合，為癌癥的靶向診斷與治療提供了相對無創(chuàng)的手段。通過對近年來核酸適體修飾的不同納米材料研究進(jìn)展的總結(jié)，這些新型的核酸適體-納米材料復(fù)合物能夠通過對靶標(biāo)的特異性識別來提高治療效果，同時減少副作用的產(chǎn)生。在癌癥的診斷和治療發(fā)面，多功能的核酸適體-納米材料復(fù)合物已經(jīng)成為越來越重要的分子工具。除了作為靶向癌癥治療的平臺之外，核酸適體-納米材料復(fù)合物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還可以擁有更廣泛的應(yīng)空間用，例如在三維細(xì)胞培養(yǎng)和組織工程等方面。

Liang等100構(gòu)建的核酸適體功能化的脂質(zhì)體已成功應(yīng)用于老鼠活體用于RNA干擾。另外，Tian等12將靶向識別癌細(xì)胞的核酸適體修飾在膠束納米材料上，在老鼠活體實驗中證明，該復(fù)合物能夠在腫瘤部位主動靶向聚集，并對癌細(xì)胞有較好的治療效果。以上結(jié)果都證明了核酸適體-納米材料復(fù)合物向臨床轉(zhuǎn)化的可能。雖然核酸適體-納米材料復(fù)合物在癌癥的靶向診斷和治療方面具有很大潛力，但這種靶向治療工具在臨床應(yīng)用中同樣也面臨一些挑戰(zhàn)，例如在活體傳感和成像應(yīng)用中，如何解決納米材料的毒性和核酸適體的穩(wěn)定性等。因此我們必須設(shè)計和合成出具有優(yōu)異性能，能夠提高核酸適體在活體內(nèi)穩(wěn)定性高，毒性低或無毒性的新型納米材料用于癌癥的診斷與治療。在發(fā)展核酸適體-納米材料復(fù)合物時，研究人員可以更多地關(guān)注新型納米材料的開發(fā)和核酸適體識別性能與穩(wěn)定性的增強等。為了提高核酸適體-納米材料復(fù)合物的穩(wěn)定性與靶向效果，我們可以對復(fù)合物的表面性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。除了調(diào)整材料表面的核酸適體密度之外，在納米材料表面進(jìn)行 PEG的包裹也可以提高核酸適體的穩(wěn)定性，延長核酸適體-納米材料復(fù)合物的血液循環(huán)時間，從而有效提高靶向效果?；趯Χ嗄Ｊ皆\療平臺的發(fā)展和癌癥有效治療策略的研究，我們希望在不久的將來，核酸適體-納米材料復(fù)合物能夠在癌癥治療中得到持續(xù)快速發(fā)展。

(1) Mukerjee, A.; Ranjan, A. P.; Vishwanatha, J. K. Curr. Med. Chem.2012, 19, 3714.doi:10.2174/092986712801661176

(2) Barbas, A. S.; Mi, J.; Clary, B. M.; White, R. R. FutureOncol. 2010,6, 1117.doi:10.2217/fon.10.67

(3) Li, J.; Li, D. X.; Yuan, R.; Xiang, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 5717.doi:10.1021/acsami.6b13073

(4) Lu, Q.; Ericson, D.; Song, Y.; Zhu, C. Z.; Ye, R. F.; Liu, S. Q.; Spernyak, J. A.; Du, D.; Li, H.; Wu, Y.; Lin, Y.H. ACS Appl. Mater.Interfaces 2017,9, 23325.doi:10.1021/acsami.6b15387

(5) Wei, R. Y.; Wei, Z. W.; Sun, L. N.; Zhang, J. Z.; Liu, J. L.; Ge, X. Q.; Shi, L. Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016,8, 400. doi:10.1027/acsami.5b09132

(6) Venkateswarlu, S.; Lee, D.; Yoon, M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016,8, 23876.doi:10.1021/acsami.6b03583

(7) Wang, P. F.; Wu, S. Y.; Tian, C.; Yu, G. M.; Jiang, W.; Wang, G. S.; Mao, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2016,138, 13579. doi:10.1021/jacs.6b06074

(8) Zhou, W. J.; Li, D. X.; Xiong, C. Y.; Yuan, R.; Xiang, Y. ACS Appl.Mater. Interfaces2016,8, 13303.doi:10.1021/acsami.6b03165

(9) Tian, C.; Kim, H.; Sun, W.; Kim, Y.; Yin, P.; Liu, H. T. ACS Nano 2017,11, 227.doi:10.1021/acsnano.6b04777

(10) Bamrungsap, S.; Zhao, Z.; Chen, T.; Wang, L.; Li, C.; Fu, T.; Tan, W. Nanomedicine2012,7, 1253. doi:10.2217/nnm.12.87

(11) Gu, F. X.; Karnik, R.; Wang, A. Z.; Alexis, F.; Levynissenbaum, E.; Hong, S.; Langer, R.; Farokhzad, O. C. NanoToday2007,2,14.doi:10.5772/51382

(12) Tian, J. W.; Ding, L.; Ju, H. X.; Yang, Y. C.; Li, X. L.; Shen, Z.; Zhu, Z.; Yu, J. S.; Yang, C. J. Angew. Chem.-Int.Edit.2014,53, 9544.doi:10.1002/anie.201405490

(13) Ni, X.; Castanares, M.; Mukherjee, A.; Lupold, S. E. Curr.Med. Chem. 2011,18, 4206. doi:10.2174/092986711797189600

(14) Chang, Y. M.; Donovan, M. J.; Tan, W. J. Nucleic Acids2013,2013, 817350.doi:10.1155/2013/817350

(15) Ellington, A. D.; Szostak, J. W. Nature 1990,346, 818. doi:10.1038/346818a0

(16) Huizenga, D. E.; Szostak, J. W. Biochemistry 1995,34, 656.doi: 10.1021/bi00002a033

(17) Duan, M.; Long, Y.; Yang, C.; Wu, X.; Sun, Y.; Li, J.; Hu, X.; Lin, W.; Han, D.; Zhao, Y. Oncotarget2016,7, 36436. doi:10.18632/oncotarget.9262

(18) Long, Y.; Qin, Z.; Duan, M.; Li, S.; Wu, X.; Lin, W.; Li, J.; Zhao, Z.; Liu, J.; Xiong, D. Sci. Rep. 2016,6, 24986. doi:10.1038/srep24986

(19) Wu, X.; Zhao, Z.; Bai, H.; Fu, T.; Yang, C.; Hu, X.; Liu, Q.; Champanhac, C.; Teng, I.; Ye, M. Theranostics2015,5, 985.doi:10.7150/thno.11938

(20) Hermann, T.; Patel, D. J. Science 2000, 287, 820. doi: 10.1126/science.287.5454.820

(21) Zhang, Y.; Hong, H.; Cai, W. Curr. Med.Chem.2011,18,4185.doi:10.2174/092986711797189547

(22) Li, X.; Zhao, Q.; Qiu, L.J. Control Release2013,171, 152.doi:10.1016/j.jconrel.2013.06.006

(23) Wang, H.; Yang, R.; Yang, L.; Tan, W. ACS Nano 2009,3, 2451.doi:10.1021/nn9006303

(24) Stadler, A.; Chi, C.; Der Lelie, D. V.; Gang, O. Nanomedicine2010,5, 319.doi:10.2217/nnm.10.2

(25) Lee, J. H.; Yigit, M. V.; Mazumdar, D.; Lu, Y. Adv. Drug Deliv. Rev. 2010,62, 592.doi:10.1016/j.addr.2010.03.003

(26) Chen, T.; Shukoor, M. I.; Chen, Y.; Yuan, Q.; Zhu, Z.; Zhao, Z.; Gulbakan, B.; Tan, W. Nanoscale 2011,3, 546. doi:10.1039/C0NR00646G

(27) Zhu, G.; Zhang, S.; Song, E.; Zheng, J.; Hu, R.; Fang, X.; Tan, W. Angew. Chem.2013,52, 5490. doi:10.1002/anie.201301439

(28) Wang, Y. M.; Wu, Z.; Liu, S. J.; Chu, X. Anal. Chem.2015,87, 6470. doi: 10.1021/acs.analchem.5b01634

(29) Ding, C. F.; Ge, Y.; Zhang, S. S. Chem.-Eur. J. 2010,16, doi: 10707.10.1002/chem.201001173

(30) Wu, M. S.; Yuan, D. J.; Xu, J. J.; Chen, H. Y. Anal. Chem.2013,85, 11960.doi:10.1021/ac402889z

(31) Yan, M.; Sun, G. Q.; Liu, F.; Lu, J. J.; Yu, J. H.; Song, X. R. Anal. Chim. Acta2013,798, 33. doi:10.1016/j.aca.2013.08.046

(32) Liu, H. Y.; Xu, S. M.; He, Z. M.; Deng, A. P.; Zhu, J. J. Anal.Chem. 2013,85, 3385.doi:10.1021/ac303789x

(33) Zhao, J. J.; Zhang, L. L.; Chen, C. F.; Jiang, J. H.; Yu, R. Q. Anal. Chim. Acta2012,745, 106. doi:10.1016/j.aca.2012.07.030

(34) Terreno, E.; DelliCastelli, D.; Viale, A.; Aime, S. Chem. Rev.2010,110, 3019.doi:10.1021/cr100025t

(35) van Dam, G. M.; Themelis, G.; Crane, L. M. A.; Harlaar, N. J.; Pleijhuis, R. G.; Kelder, W.; Sarantopoulos, A.; de Jong, J. S.; Arts, H. J. G.; van der Zee, A. G. J.; Bart, J.; Low, P. S.; Ntziachristos, V. Nat. Med. 2011,17, 1315. doi:10.1038/nm.2472

(37) Zhao, Z. L.; Fan, H. H.; Zhou, G. F.; Bai, H. R.; Liang, H.; Wang, R. W.; Zhang, X. B.; Tan, W. H. J. Am. Chem. Soc.2014,136, 11220.doi:10.1021/ja5029364

(38) Ding, K.; Alemdaroglu, F. E.; Boersch, M.; Berger, R.; Herrmann, A. Angew. Chem.-Int. Edit. 2007,46, 1172. doi: 10.1002/anie.200603064

(39) Alemdaroglu, F. E.; Alemdaroglu, N. C.; Langguth, P.; Herrmann, A. Macromol. Rapid Commun. 2008,29, 326. doi:10.1002/marc.200700779

(40) Zhao, Y. Q.; Duan, S. F.; Zeng, X.; Liu, C. J.; Davies, N. M.; Li, B. Y.; Forrest, M. L. Mol. Pharm. 2012,9, 1705. doi:10.1021/mp3000309

(41) Wu, Y. R.; Sefah, K.; Liu, H. P.; Wang, R. W.; Tan, W. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010,107, 5. doi:10.1073/pnas.0909611107

(42) Mallikaratchy, P.; Tang, Z. W.; Kwame, S.; Meng, L.; Shangguan, D. H.; Tan, W. H. Mol. Cell. Proteomics 2007,6, 2230.doi:10.1074/mcp.M700026-MCP200

(43) Meng, H. M.; Fu, T.; Zhang, X. B.; Tan, W. H. Natl. Sci. Rev.2015,2, 71.doi:10.1093/nsr/nwv001

(44) Kang, H. Z.; O'Donoghue, M. B.; Liu, H. P.; Tan, W. H. Chem. Commun. 2010,46, 249.doi:10.1039/b916911c

(45) Mann, A. P.; Bhavane, R. C.; Somasunderam, A.; Montalvo-Ortiz, B. L.; Ghaghada, K. B.; Volk, D.; Nieves-Alicea, R.; Suh, K. S.; Ferrari, M.; Annapragada, A.; Gorenstein, D. G.; Tanaka, T. Oncotarget2011,2, 298. doi:10.18632/oncotarget.261

(46) Drmanac, R.; Sparks, A. B.; Callow, M. J.; Halpern, A. L.; Burns, N. L.; Kermani, B. G.; Carnevali, P.; Nazarenko, I.; Nilsen, G. B.; Yeung, G.; et al.Science 2010,327, 78.doi:10.1126/science.1181498

(47) Zhang, H. M.; Ma, Y. L.; Xie, Y.; An, Y.; Huang, Y. S.; Zhu, Z.; Yang, C. Y. J. Sci. Rep.2015,5, 10099. doi:10.1038/srep10099

(48) Wu, C. C.; Han, D.; Chen, T.; Peng, L.; Zhu, G. Z.; You, M. X.; Qiu, L. P.; Sefah, K.; Zhang, X. B.; Tan, W. H. J. Am.Chem. Soc. 2013,135, 18644.doi:10.1021/ja4094617

(49) Zhu, G. Z.; Hu, R.; Zhao, Z. L.; Chen, Z.; Zhang, X. B.; Tan, W. H. J. Am. Chem. Soc. 2013,135, 16438. doi:10.1021/ja406115e

(50) Hu, R.; Zhang, X. B.; Zhao, Z. L.; Zhu, G. Z.; Chen, T.; Fu, T.; Tan, W. H. Angew. Chem.-Int. Edit. 2014,53, 5821. doi:10.1002/anie.201400323

(51) Liu, Z.; Robinson, J. T.; Tabakman, S. M.; Yang, K.; Dai, H. J. Mater. Today 2011,14, 316. doi: 10.1016/S1369-7021(11)70161-4

(52) Yang, L.; Zhang, X. B.; Ye, M.; Jiang, J. H.; Yang, R. H.; Fu, T.; Chen, Y.; Wang, K. M.; Liu, C.; Tan, W. H. Adv. Drug Deliv. Rev. 2011,63, 1361.doi:10.1016/j.addr.2011.10.002

(53) Dobson, J. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, &Medicine 2006,1, 31.doi:10.2217/17435889.1.1.31

(54) Wang, A. Z.; Bagalkot, V.; Vasilliou, C. C.; Gu, F.; Alexis, F.; Zhang, L.; Shaikh, M.; Yuet, K.; Cima, M. J.; Langer, R.; Kantoff, P. W.; Bander, N. H.; Jon, S. Y.; Farokhzad, O. C. Chem. Med. Chem. 2008,3, 1311. doi:10.1002/cmdc.200800091

(55) Yu, M. K.; Kim, D.; Lee, I. H.; So, J. S.; Jeong, Y. Y.; Jon, S. Small 2011,7, 2241.doi:10.1002/smll.201100472

(56) Chen, T.; Shukoor, M. I.; Wang, R. W.; Zhao, Z. L.; Yuan, Q.; Bamrungsap, S.; Xiong, X. L.; Tan, W. H. ACS Nano 2011,5, 7866.doi:10.1021/nn202073m

(57) Zheng, J.; Zhu, G. Z.; Li, Y. H.; Li, C. M.; You, M. X.; Chen, T.; Song, E. Q.; Yang, R. H.; Tan, W. H. ACS Nano 2013,7, 6545.doi:10.1021/nn402344v

(58) Wijaya, A.; Schaffer, S. B.; Pallares, I. G.; Hamad-Schifferli, K. ACS Nano 2009,3, 80.doi:10.1021/nn800702n

(59) Yang, X. J.; Liu, X.; Liu, Z.; Pu, F.; Ren, J. S.; Qu, X. G. Adv.Mater. 2012,24, 2890.doi:10.1002/adma.201104797

(60) Chen, C. C.; Lin, Y. P.; Wang, C. W.; Tzeng, H. C.; Wu, C. H.; Chen, Y. C.; Chen, C. P.; Chen, L. C.; Wu, Y. C. J. Am.Chem. Soc. 2006,128, 3709.doi:10.1021/ja0570180

(61) You, J.; Zhang, G. D.; Li, C. ACS Nano 2010,4, 1033.doi:10.1021/nn901181c

(62) Yang, X.; Yang, M. X.; Pang, B.; Vara, M.; Xia, Y. N. Chem.Rev. 2015,115, 10410.doi:10.1021/acs.chemrev.5b00193

(63) Kim, D.; Jeong, Y. Y.; Jon, S. ACS Nano 2010,4, 3689. doi:10.1021/nn901877h

(64) Kang, H. Z.; Trondoli, A. C.; Zhu, G. Z.; Chen, Y.; Chang, Y. J.; Liu, H. P.; Huang, Y. F.; Zhang, X. L.; Tan, W. H. ACS Nano 2011,5, 5094.doi:10.1021/nn201171r

(65) Qiu, L. P.; Chen, T.; Ocsoy, I.; Yasun, E.; Wu, C. C.; Zhu, G. Z.; You, M. X.; Han, D.; Jiang, J. H.; Yu, R. Q.; Tan, W. H. Nano Lett. 2015,15, 457.doi:10.1021/nl503777s

(66) Park, H.; Yang, J.; Lee, J.; Haam, S.; Choi, I. H.; Yoo, K. H. ACS Nano 2009,3, 2919.doi:10.1021/nn900215k

(67) Park, J. H.; von Maltzahn, G.; Xu, M. J.; Fogal, V.; Kotamraju, V. R.; Ruoslahti, E.; Bhatia, S. N.; Sailor, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010,107, 981. doi:10.1073/pnas.0909565107

(68) Dolmans, D.; Fukumura, D.; Jain, R. K. Nat. Rev. Cancer 2003,3, 380.doi:10.1038/nrc1071

(69) Bugaj, A. M. Photochem. Photobiol. Sci. 2011,10, 1097. doi:10.1039/c0pp00147c

(70) Vrouenraets, M. B.; Visser, G. W. M.; Snow, G. B.; van Dongen, G. Anticancer Res. 2003,23, 505.

(71) Ferreira, C. S. M.; Cheung, M. C.; Missailidis, S.; Bisland, S.; Gariepy, J. Nucleic Acids Res. 2009,37, 866. doi:10.1093/nar/gkn967

(72) Mallikaratchy, P.; Tang, Z. W.; Tan, W. H. Chem. Med.Chem.2008,3, 425.doi:10.1002/cmdc.200700260

(73) Wang, K. L.; You, M. X.; Chen, Y.; Han, D.; Zhu, Z.; Huang, J.; Williams, K.; Yang, C. J.; Tan, W. H. Angew. Chem.-Int.Edit. 2011,50, 6098.doi:10.1002/anie.201008053

(74) Shieh, Y. A.; Yang, S. J.; Wei, M. F.; Shieh, M. J. ACS Nano 2010,4, 1433.doi:10.1021/nn901374b

(75) Han, D.; Zhu, G. Z.; Wu, C. C.; Zhu, Z.; Chen, T.; Zhang, X. B.; Tan, W. H. ACS Nano 2013,7, 2312. doi:10.1021/nn305484p

(76) Shiao, Y.S.; Chiu, H.H.; Wu, P.H.; Huang, Y.F. ACS Appl Mater Interfaces 2014,6, 21832.doi:10.1021/am5026243

(77) Yuan, Q.; Wu, Y.; Wang, J.; Lu, D. Q.; Zhao, Z. L.; Liu, T.; Zhang, X. B.; Tan, W. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2013,52, 13965.doi:10.1002/anie.201305707

(78) Li, L. L.; Zhang, R. B.; Yin, L. L.; Zheng, K. Z.; Qin, W. P.; Selvin, P. R.; Lu, Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2012,51, 6121.doi:10.1002/anie.201109156

(79) Wang, M.; Mi, C. C.; Wang, W. X.; Liu, C. H.; Wu, Y. F.; Xu, Z. R.; Mao, C. B.; Xu, S. K. ACS Nano 2009,3, 1580. doi:10.1021/nn900491j

(80) Li, H.; Wang, L. Y. Chem.-Asian J. 2014,9, 153. doi:10.1002/asia.201300897

(81) Yuan, Q.; Wu, Y.; Wang, J.; Lu, D. Q.; Zhao, Z. L.; Liu, T.; Zhang, X. B.; Tan, W. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2013,52, 13965.doi:10.1002/anie.201305707

(82) Fisher, J. W.; Sarkar, S.; Buchanan, C. F.; Szot, C. S.; Whitney, J.; Hatcher, H. C.; Torti, S. V.; Rylander, C. G.; Rylander, M. N. Cancer Res. 2010,70, 9855. doi:10.1158/0008-5472.can-10-0250

(83) Yang, H. W.; Lu, Y. J.; Lin, K. J.; Hsu, S. C.; Huang, C. Y.; She, S. H.; Liu, H. L.; Lin, C. W.; Xiao, M. C.; Wey, S. P.; Chen, P. Y.; Yen, T. C.; Wei, K. C.; Ma, C. C. M. Biomaterials 2013,34, 7204.doi:10.1016/j.biomaterials.2013.06.007

(84) Xiao, Q. F.; Zheng, X. P.; Bu, W. B.; Ge, W. Q.; Zhang, S. J.; Chen, F.; Xing, H. Y.; Ren, Q. G.; Fan, W. P.; Zhao, K. L.; Hua, Y. Q.; Shi, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2013,135, 13041.doi:10.1021/ja404985w

(85) Jain, P. K.; Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. Accounts Chem. Res. 2008,41, 1578.doi:10.1021/ar7002804

(86) Peer, D.; Karp, J. M.; Hong, S.; FaroKhzad, O. C.; Margalit, R.; Langer, R. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 751. doi:10.1038/nnano.2007.387

(87) Huang, Y. F.; Sefah, K.; Bamrungsap, S.; Chang, H. T.; Tan, W. Langmuir 2008,24, 11860.doi:10.1021/la801969c

(88) Kuo, W. S.; Chang, C. N.; Chang, Y. T.; Yang, M. H.; Chien, Y. H.; Chen, S. J.; Yeh, C. S. Angew. Chem. Int. Edit.2010,49, 2711.doi:10.1002/anie.200906927

(89) Wang, J.; Zhu, G. Z.; You, M. X.; Song, E. Q.; Shukoor, M. I.; Zhang, K. J.; Altman, M. B.; Chen, Y.; Zhu, Z.; Huang, C. Z.; Tan, W. H. ACS Nano 2012,6, 5070. doi:10.1021/nn300694v

(90) Robinson, J. T.; Tabakman, S. M.; Liang, Y. Y.; Wang, H. L.; Casalongue, H. S.; Vinh, D.; Dai, H. J. J. Am. Chem. Soc.2011,133, 6825.doi:10.1021/ja2010175

(91) Su, S. H.; Wang, J. L.; Wei, J. H.; Martinez-Zaguilan, R.; Qiu, J. J.; Wang, S. R. New J. Chem. 2015,39, 5743. doi:10.1039/c5nj00122f

(92) Li, Q.; Hong, L.; Li, H.; Liu, C. BiosensBioelectron2017,89,Part 1, 477.doi:10.1016/j.bios.2016.03.072

(93) Khan, S. A.; Kanchanapally, R.; Fan, Z.; Beqa, L.; Singh, A. K.; Senapati, D.; Ray, P. C. Chem. Commun. 2012,48, 6711. doi: 10.1039/c2cc32313c

(94) Parak, W. J.; Gerion, D.; Pellegrino, T.; Zanchet, D.; Micheel, C.; Williams, S. C.; Boudreau, R.; Le Gros, M. A.; Larabell, C. A.; Alivisatos, A. P. Nanotechnology 2003,14, R15. doi: 10.1088/0957-4484/14/7/201

(96) Pankhurst, Q.; Jones, S.; Dobson, J. J. Phys. D-Appl. Phys.2016,49, R167. doi: 10.1088/0022-3727/49/50/501002

(97) Cuenot, S.; Fretigny, C.; Demoustier-Champagne, S.; Nysten, B. Phys. Rev. B 2004, 69, 165410. doi: 10.1103/PhysRevB.69.165410

(98) Murray, C. B.; Kagan, C. R.; Bawendi, M. G. Annu. Rev.Mater. Sci. 2000, 30, 545. doi: 10.1146/annurev.matsci.30.1.545

(99) Albert, K.; Hsu, H.Y. Molecules 2016,21, 1585. doi: 10.3390/molecules21111585

(100) Liang, C.; Guo, B. S.; Wu, H.; Shao, N. S.; Li, D. F.; Liu, J.; Dang, L.; Wang, C.; Li, H.; Li, S. H.; et al. Nat. Med.2015,21, 288. doi: 10.1038/nm.37