源自 Tremella 的 MnO? 纳米花：用于体外肿瘤细胞成像及联合基因光动力治疗的材料

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Tremella-Derived MnO 2 Nanoflowers for Tumor-Cell-Responsive Imaging and Combined Gene-Photodynamic Actions In Vitro

基于Tremella fuciformis模板绿色合成MnO?纳米花，构建集肿瘤成像、双基因沉默和光动力治疗于一体的DNA纳米装置，通过GSH响应性释放活性成分实现精准诊疗，体外实验显示高效协同作用且低副作用。

　　

Jing-Lin He|Bing Li|Yingying Dong|Shudan Zou|Dan Li|Zhong Cao

湖南省电力与交通材料防护重点实验室及细胞化学重点实验室，长沙理工大学化学与制药工程学院，中国长沙410114

摘要

本文报道了一种利用Tremella fuciformis作为天然还原剂和结构模板来合成MnO₂纳米花的绿色且生物相容性的方法。所得到的MnO₂被用作氧化还原响应载体，构建了一种多功能DNA纳米器件（X-DMNF），该器件集成了肿瘤细胞成像、双基因调控和光动力活性功能。X-DNA支架包含了miR-21识别元件、能被Mn²⁺激活的DNA酶（针对EGR-1和Survivin mRNA），以及Ce6光敏剂。当纳米器件被细胞内化后，内源性谷胱甘肽（GSH）会触发MnO₂的降解，释放出Mn²⁺并恢复荧光，从而实现miRNA的检测。释放的DNA酶能够选择性切割mRNA，而Ce6在激光照射下会产生单线态氧。体外实验表明，该纳米器件在MCF-7细胞中表现出高效的miRNA识别能力、基因沉默效果和活性氧生成能力，并且对正常细胞的副作用极小。这项工作为构建响应GSH的DNA-MnO₂纳米器件提供了一种绿色且模块化的方法，为细胞水平的癌症诊断和机制治疗研究提供了有前景的平台，未来需要进一步进行体内验证。

部分内容摘录

试剂

寡核苷酸由Sangon Biotechnology Co., Ltd.（中国上海）合成。Ce6-cDNA购自TaKaRa（中国大连）。核苷酸序列见图1。N-2-羟乙基哌嗪-N'-2-乙磺酸（HEPES）购自上海Aladdin生化技术有限公司。Tris（羟甲基）胺甲烷（Tris）、MgCl₂和乙二胺四乙酸（EDTA）购自中国上海医药化学试剂有限公司。

X-DMNF诊疗纳米平台的设计与机制

图1所示的多功能纳米平台（X-DMNF）集成了miRNA成像、双基因沉默和光动力疗法（PDT），以增强癌症治疗效果。通过使用Tremella fuciformis作为还原剂和模板，采用绿色生物模板法合成了MnO₂纳米花（MNFs）。这些纳米花作为可生物降解的、对GSH响应的载体，能够调节Ce6介导的¹O₂生成并释放Mn²⁺以激活DNA酶。该纳米平台通过组装十字形DNA纳米结构构建而成。

结论

在本研究中，我们通过绿色合成策略，将DNA纳米结构组装到由Tremella fuciformis介导的MnO₂纳米花上，开发出了一种新型多功能纳米平台X-DMNF。Tremella fuciformis既充当还原剂，又作为结构模板，在室温下成功合成了MnO₂，具有优异的稳定性、对GSH的响应性降解特性以及较高的X-DNA负载能力。X-DNA经过工程改造，包含了三个功能组件：(i) FAM标记的miR-21识别元件

CRediT作者贡献声明

Bing Li：实验研究、数据分析。He Jinglin：论文撰写、审稿与编辑、初稿撰写、研究监督、方法设计。Zhong Cao：资源获取、资金申请。Dan Li：实验验证。Shudan Zou：数据分析、数据管理。Yingying Dong：实验验证、软件操作。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。

致谢

本研究得到了湖南省自然科学基金（2025JJ50092）的支持。感谢长沙理工大学化学与制药工程学院的分析与测试中心对样品的检测工作。

Jing-Lin He于2010年在湖南大学获得分析化学博士学位，现任长沙理工大学化学副教授。她的研究方向是DNA纳米器件在基因治疗中的应用。