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开发具有新结构的球形核酸在纳米医学和生物分析领域具有广阔的前景 。 共价有机骨架(COF)是新兴的有前途的材料 ， 具有适用于广泛应用的独特性能 。 然而 ， 设计基于COF的球形核酸具有挑战性 ， 因为功能化COF的制备方法仍然有限 。 我们在此报告了一种用于轻松制备功能化COF的键合缺陷放大修饰(BDAM)策略 。 聚（丙烯酸）被用作缺陷放大器 ， 通过与氨基残基形成酰胺键来修饰COF纳米粒子的表面 ， 成功地将残基转化并放大为丰富的反应性羧基 。 然后 ， 氨基末端修饰的发夹DNA被密集地嫁接到COF纳米粒子(NPs)的表面 ， 以产生球形核酸探针(SNAP) 。 一系列实验和表征证明了基于COF的SNAP的成功制备 ， 并证明了其在特异性点亮活细胞中用于癌症诊断成像的RNA生物标志物的应用 。 因此 ， 基于COF的SNAP是生物医学应用的有希望的候选者 ， 并且所提出的BDAM代表了一种用于为不同领域制备功能化COF的有用策略 。
山东师范大学
共价有机骨架代表了一类有前景的材料 ， 可用于气体储存、分子分离、催化、能量转换和储存 ， 以及最近报道的生物医学领域 。 (1-9) 然而 ， 制备功能化 COF 仍然是一个重大挑战 。 大多数 COF 不可控的尺寸、形态和表面性质严重限制了它们的应用 ， 特别是在生物分析和纳米医学领域 。(10-17) 尽管已经提出了合成后修饰 (PSM) 策略 ， 但羟基等官能团的反应性(2 18 19) 此外 ， 由于空间位阻 ， PSM 很难将大分子共价结合到 COF 上 。(2021) 最近 ， 考虑到 COF 上的缺陷 ， 一种键合缺陷修饰（ BDF) 策略用于制备功能化的 COFs 。 (1922) 以亚胺基 COFs 为例 ， COFs 表面存在未反应的氨基/醛基 ， 称为缺陷 。 与不同接头中的侧基相比 ， 这些残基具有更高的反应性 ， 更容易与修饰剂反应 。 但需要注意的是 ， 表面缺陷密度低 ， 空间分布难以控制 。 因此 ， 需要更有效和通用的方法来修饰 COF 。
在此 ， 我们提出了一种用于制备功能化 COF 的键合缺陷放大修饰 (BDAM) 策略（方案 1） 。 即 ， 包含多个反应位点的分子（如聚合物）首先与 COF 的缺陷连接 ， 从而在 COF 上引入丰富的官能团 。 因此 ， COFs 的缺陷被成功“放大” ， 可以作为与其他功能部分进一步连接的强大桥梁 。 基于这种方法 ， 我们成功开发了第一个基于 COF 的球形核酸探针（SNAP） ， 通过使用聚（丙烯酸）（PAA）作为缺陷放大器将致密的氨基末端发夹 DNA 连接到卟啉 COF 纳米粒子（NPs）上 。 发夹 DNA 另一端的荧光团被卟啉 COF NPs 通过邻近诱导荧光共振能量转移 (FRET) 淬灭 。 在满足特定的核酸目标后 ， 由于刚性双链体的形成 ， FRET 过程被禁止 ， 这增加了荧光团和 COF NPs 之间的距离 。 因此 ， 获得的 SNAP 可以有效地点亮体外和活细胞中的特定靶标 ， 并成功用于癌细胞成像 。
方案 1. 结合缺陷放大修饰策略制备基于 COF 的 SNAP 的示意图及其在癌细胞成像中的应用
实验部分
86 μL纯净水、10 μL 聚（丙烯酸）（PAA）溶液（3 mg/mL）、3 μL 3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC）溶液（30 mg/mL）的混合物) ， 并将 1 μL NHS 溶液 (100 mg/mL) 在暗处摇动 30 分钟 。 然后 ， 缓慢加入 100 μL 的 COF 溶液 (1 mg/mL) 。 在振荡器中振荡 24 h 后 ， 通过离心收集 COF-PAA 并用水洗涤 3 次 。 最后 ， 将产物分散在纯净水中并在4°C下储存以备进一步使用 。
COF-c-myc的制备
将 COF-PAA 溶液（1 mg/mL ， 100 μL）、86 μL 纯净水、3 μL EDC 溶液（30 mg/mL）和 1 μL NHS 溶液（100 mg/mL）混合在管并在振荡器中保持 30 分钟 。 然后 ， 通过离心收集纳米颗粒 ， 并将活化的 COF-PAA 纳米颗粒重新分散在 496 μL 的纯净水中 。 然后 ， 将 4 μL DNA（表 S1）加入上述溶液中 。 振荡 24 小时后 ， 通过离心收集 COF-c-myc 的最终产物并重新分散在 100 μL 纯化水中 。 收集上清液中未反应的DNA ， 根据Cy3标记DNA的荧光标准曲线计算含量 ， 计算COF-PAA上的DNA修饰密度 。 基于相同方法计算直接吸附在 COF NPs 上的 DNA 的负载密度 。
稳定性测定
将 COF-c-myc 分散在磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 溶液中 ， 在第 0、1、3、5 和 7 天检测溶液的荧光信号 。
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