Crystallinity-tuned ultrasoft polymeric DNA networks for controlled release of anticancer drugs

结晶度 聚合 药物输送 材料科学 DNA 体内 纳米技术 生物物理学 化学 化学工程 聚合物 结晶学 生物化学 复合材料 生物 生物技术 工程类
作者
Keonwook Nam,Young Min Kim,In‐Seok Choi,Hwa Seung Han,Taehyung Kim,Ki Young Choi,Young Hoon Roh
出处
期刊:Journal of Controlled Release [Elsevier BV]
卷期号:355: 7-17 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.jconrel.2023.01.056
摘要

Despite the vast interest in utilizing rolling circle amplification (RCA)-based DNA networks for bioapplications, precise control of the mechanical and physicochemical properties is highly challenging. To address this concern, we aimed to develop ultrasoft self-supporting polymerized DNA networks (pDNets) of variable crystallinities to manipulate sequence-mediated drug release efficiency. A controlled ratio of the inorganic magnesium pyrophosphate (MgPPi) crystal to the organic polymeric DNA resulted in the synthesis of pDNets of various nanoporosities. The number of crystal microstructures influencing drug localization and release pattern and the tunable mechanical properties influencing injectability and structural stability under physiological conditions were investigated. The pDNets exhibited ultrasoft properties with Young's moduli of 0.06-0.54 Pa; approximately 9-fold differences in mechanical properties were obtained by varying the degree of crystallinity. With functional DNA sequences, the developed platforms showed pH stimuli-responsive drug release profiles of the dynamic DNA structures and aptamer-specific cell target adhesion efficiency. Analyses of controlled delivery of anticancer therapeutics in vitro and in vivo revealed crystallinity-dependent antitumor efficacy without side effects. This strategy provides an effective one-pot enzymatic polymerization methodology and a favorable microenvironment for a three-dimensional DNA network based on demand-localized drug delivery.

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