近日，化学与药学学院张亮亮教授、胡盛强博士课题组在前期研究（Anal. Chem. 2023, doi.org/10.1021/acs.analchem. 2c05684；Anal. Chem. 2023, 95, 7, 3830-3839；Anal. Chem. 2022, 94, 50, 17645–17652）基础上，开发了一种智能下/上转换纳米机器，有机集成“与门”逻辑计算和无酶扩增等功能，实现双靶标逻辑激活增强型光动力学治疗。在这项工作中，作者提出基于粘性末端介导的链置换反应，引入“与门”逻辑识别单元，结合距离依赖的荧光共振能量转移效率的特性，发展新型“谷胱甘肽+TK1信使RNA”逻辑激活、信号增强型DNA逻辑电路，用于调控下/上转换纳米颗粒依赖的光动力学治疗效率，实现活体肿瘤高准确度、高效治疗。相关研究成果以“Smart down/upconversion nanomachines integrated with “AND” logic computation and enzyme-free amplification for NIR-Ⅱ fluorescence-assisted precise and enhanced photodynamic therapy”为题发表在国际顶级化学期刊《Chemical Science》上。

作者通过合理设计DNA逻辑电路，在肿瘤相关谷胱甘肽和TK1信使RNA双输入下，DNA逻辑电路执行“与门”逻辑计算，启动粘性末端介导的链置换放大反应。同时，下/上转换纳米粒子猝灭的上转换荧光重新点亮，进而激活光敏剂产生毒性单线态氧，实现原位杀死肿瘤细胞。该工作提出的智能下/上转换纳米机器采用多靶标输入的逻辑激活策略，显著提高治疗准确度。与此同时，低丰度靶标激活循环放大信号的响应模式，显著提高治疗效率。此外，借助于下/上转换纳米粒子在近红外二区(NIR-Ⅱ)的下转换荧光，体内智能下/上转换纳米机器可以被可视化定位。该工作为多功能纳米探针构筑及活体精准医疗提供了新的思路。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D2SC06601G