基于杂交链式反应(HCR)的可编程DNA纳米框架在生物传感与治疗应用中的创新设计

研究人员开发了一种基于杂交链式反应(HCR)的DNA纳米框架构建方案，通过无酶等温扩增技术整合功能性核酸序列，显著提升了分子负载能力。该技术克服了传统DNA组装方法（如瓦片组装、DNA折纸）对酶的依赖，在温和条件下实现高稳定性与效率，为生物传感（如高灵敏度检测）和疾病治疗（如靶向递送）提供了新型工具。

　　

人工设计的DNA纳米结构凭借其序列可编程性、精准分子识别和刺激响应特性，成为连接材料化学与生物医学的桥梁。本文详述了基于杂交链式反应(Hybridization Chain Reaction, HCR)的DNA纳米框架设计策略——通过两个DNA发卡结构在引发链(initiator)触发下的自组装，等温生成具有周期性重复模块的缺口双链DNA。相较于瓦片组装(tile-mediated assembly)、DNA折纸(DNA origami)及滚环扩增(Rolling Circle Amplification, RCA)等技术，HCR在温和条件下无需酶参与即可实现高效稳定的组装。

研究采用自由基聚合将DNA引发链整合至纳米框架中，其延伸出的悬垂序列（即连接子linkers）能与功能序列互补，并通过HCR扩增嵌入框架。这些连接子可携带功能性核酸序列，显著增强载药能力，在治疗疗效和生物传感灵敏度方面表现突出。整个制备流程耗时30-45小时（依负载分子而定），为开发模块化生物医学工具提供了新范式。