武漢大學周翔院士Adv. Mater.:納米多孔晶體材料的核酸識別和應用

一、【導讀】

核酸，包括DNA和RNA，是所有生物遺傳物質中的關鍵分子，在遺傳信息的儲存、傳遞和表達中起著重要作用。核酸識別在生物技術、診斷和治療中起著至關重要的作用。因此，識別和操作核酸的能力對于科學和醫學的各種應用至關重要。MOFs（金屬有機框架）、COFs（共軛有機框架）、超分子有機框架(SOFs)具有高度有序的多孔結構、可調節的孔徑和較大的比表面積，這些結構賦予它們吸附、熒光猝滅/發射和電催化等方面顯著的優勢。納米多孔晶體材料作為核酸識別和應用的有效平臺具有巨大的潛力。這些材料具有高度有序和均勻的孔隙結構，以及可調節的表面化學和孔徑，使其成為核酸提取、檢測和遞送的良好載體。

二、【成果掠影】

武漢大學化學與分子科學學院周翔院士團隊綜述了金屬有機框架(MOFs)、共軛有機框架(COFs)和超分子有機框架(SOFs)三種納米孔晶體材料用于核酸識別的最新研究進展。探索了使三種納米孔晶體材料功能化的不同策略，以特異性地識別核酸靶標。重點介紹了它們在核酸選擇性分離和檢測中的應用，此外還有DNA/RNA傳感器、基因遞送劑、宿主DNAzymes和基于DNA的計算，以及包括催化、數據存儲和仿生學的應用。新型納米多孔晶體材料的發展，增強了生物相容性，為核酸分析和治療領域開辟了新的途徑，為開發具有廣泛應用價值的敏感、選擇性和成本效益的診斷和治療工具鋪平了道路。相關成果以“Nanoporous Crystalline Materials for the Recognition and Applications of Nucleic Acids”為題發表在國際著名期刊Advanced Materials上。

三、【核心創新點】

綜述了MOFs、COFs和SOFs功能化的不同策略以及其在核酸選擇性分離和檢測中的應用。

四、【數據概覽】

圖1納米孔晶體材料(MOFs, COFs, SOFs) 用于核酸識別和應用? 2023 Wiley

圖2 Co-IRMOF-74-IV與結構核酸相互作用模式示意圖? 2023 Wiley

圖3 核酸功能化納米MOFs作為藥物控釋刺激反應載體的加載和門控原理圖? 2023 Wiley

圖4 仿生MOFs的應用? 2023 Wiley

圖5 MOFs在分離、數據存儲和DNA清除中的應用? 2023 Wiley

圖6 常見的碳納米管單體分子及構建碳納米管的代表性反應? 2023 Wiley

圖7 TpDh-DT COFs的制備、腫瘤細胞特異性成像及治療應用? 2023 Wiley

圖8 COFs用于不同目標分析物的電化學傳感? 2023 Wiley

圖9 COFs用于不同目標分析物的熒光成像? 2023 Wiley

圖10一系列通過CB和(E)-1-methyl-4-styrylpyridin-1-ium自組裝合成的新型水溶性軟材料? 2023 Wiley

五、【成果啟示】

MOFs、COFs和SOFs在核酸識別及相關領域的應用有望徹底改變各種疾病的診斷和治療。然而，這些材料也面臨著一些限制和挑戰，包括穩定性和生物相容性，合成和表征，選擇性和特異性。未來的發展趨勢可能集中在設計更穩定和生物相容性的框架，并優化其合成和表征方法，以提高選擇性和特異性。這些框架與其他生物分子和材料的集成也可能使具有增強性能和功能的混合材料的制造成為可能。盡管存在一些挑戰，MOFs、COFs和SOFs的發展仍然是一個重要的研究領域，在未來具有重要的潛在應用。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202305171

本文由小藝撰稿