DNA-based self-assembly for functional nanomaterials

Advanced Materials

Volumn 25, Issue 28, 2013, Pages 3905-3914

  Wang, Zhen Gang ^a   Ding, Baoquan ^a  

^a NATIONAL CENTER FOR NANOSCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

biomedicine; conductive polymers; crystals; DNA self assembly; hydrogels

Indexed keywords

BIOMEDICINE; CONDUCTIVE POLYMER; DNA SELF-ASSEMBLY; DRUG DELIVERY VEHICLES; FUNCTIONAL NANO MATERIALS; INTERDISCIPLINARY RESEARCH; NANO-SCALE MATERIALS; STIMULI RESPONSIVENESS;

AUTOMOBILE MANUFACTURE; CRYSTALS; DRUG DELIVERY; HYDROGELS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOTECHNOLOGY; POLYMERS; SELF ASSEMBLY; THREE DIMENSIONAL;

DNA;

BIOMATERIAL; DNA; NANOMATERIAL; POLYMER;

ANIMAL; ARTICLE; BIOMEDICINE; CHEMISTRY; CONDUCTIVE POLYMERS; CRYSTALS; DNA SELF-ASSEMBLY; ELECTRIC CONDUCTIVITY; HUMAN; HYDROGEL;

BIOMEDICINE; CONDUCTIVE POLYMERS; CRYSTALS; DNA SELF-ASSEMBLY; HYDROGELS;

ANIMALS; BIOCOMPATIBLE MATERIALS; DNA; ELECTRIC CONDUCTIVITY; HUMANS; HYDROGELS; NANOSTRUCTURES; POLYMERS;

EID: 84880633264     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201301450     Document Type: Article

References (130)

1. N. C. Seeman, Nature 2003, 421, 427.
2. a) E. Winfree, F. R. Liu, L. A. Wenzler, N. C. Seeman, Nature 1998, 394, 539
3. b) J. C. Mitchell, J. R. Harris, J. Malo, J. Bath, A. J. Turberfield, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16342
4. c) M. Endo, N. C. Seeman, T. Majima, Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 6074.
5. a) T. H. LaBean, H. Yan, J. Kopatsch, F. R. Liu, E. Winfree, J. H. Reif, N. C. Seeman, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1848
6. b) D. G. Liu, S. H. Park, J. H. Reif, T. H. Labean, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 717.
7. a) W. Y. Liu, X. Wang, T. Wang, R. J. Sha, N. C. Seeman, Nano Lett. 2008, 8, 317
8. b) Y. He, Y. Chen, H. P. Liu, A. E. Ribbe, C. D. Mao, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12202
9. c) C. Zhang, M. Su, Y. He, X. Zhao, P. A. Fang, A. E. Ribbe, W. Jiang, C. D. Mao, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 10665
10. d) H. Yan, S. H. Park, G. Finkelstein, J. H. Reif, T. H. Labean, Science 2003, 301, 1882
11. e) A. Kuzuya, R. S. Wang, R. J. Sha, N. C. Seeman, Nano Lett. 2007, 7, 1757
12. f) Y. He, T. Ye, M. Su, C. Zhang, A. E. Ribbe, W. Jiang, C. D. Mao,. Nature 2008, 452, 198.
13. P. W. K. Rothemund, Nature 2006, 440, 297.
14. H. Dietz, S. M. Douglas, W. M. Shih, Science 2009, 325, 725.
15. D. R. Han, S. Pal, J. Nangreave, Z. T. Deng, Y. Liu, H. Yan, Science 2011, 332, 342.
16. a) B. Wei, M. J. Dai, P. Yin, Nature 2012, 485, 623
17. b) Y. G. Ke, L. L. Ong, W. M. Shih, P. Yin, Science 2012, 338, 1177.
18. N. C. Seeman, J. Theor. Biol. 1982, 99, 237.
19. a) S. Pal, Z. T. Deng, B. Q. Ding, H. Yan, Y. Liu, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 2700
20. b) X. B. Shen, C. Song, J. Y. Wang, D. W. Shi, Z. A. Wang, N. Liu, B. Q. Ding, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 146.
21. a) Z. T. Deng, A. Samanta, J. Nangreave, H. Yan, Y. Liu, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17424
22. b) H. Bui, C. Onodera, C. Kidwell, Y. Tan, E. Graugnard, W. Kuang, J. Lee, W. B. Knowlton, B. Yurke, W. L. Hughes, Nano Lett. 2010, 10, 3367.
23. H. T. Maune, S. P. Han, R. D. Barish, M. Bockrath, W. A. Goddard, P. W. K. Rothemund, E. Winfree, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 61.
24. I. H. Stein, C. Steinhauer, P. Tinnefeld, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4193.
25. a) J. L. Fu, M. H. Liu, Y. Liu, N. W. Woodbury, H. Yan, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5516
26. b) A. Kuzuya, M. Kimura, K. Numajiri, N. Koshi, T. Ohnishi, F. Okada, M. Komiyama, ChemBioChem 2009, 10, 1811
27. c) S. Rinker, Y. G. Ke, Y. Liu, R. Chhabra, H. Yan, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 418
28. d) W. Q. Shen, H. Zhong, D. Neff, M. L. Norton, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6660
29. e) C. Zhang, C. Tian, F. Guo, Z. Liu, W. Jiang, C. D. Mao, Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3382.
30. Y. Weizmann, F. Patolsky, I. Popov, I. Willner, Nano Lett. 2004, 4, 787.
31. Y. F. Ma, J. M. Zhang, G. J. Zhang, H. X. He, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7097.
32. S. H. Ko, H. P. Liu, Y. Chen, C. D. Mao, Biomacromolecules 2008, 9, 3039.
33. Q. Jiang, C. Song, J. Nangreave, X. W. Liu, L. Lin, D. L. Qiu, Z. G. Wang, G. Z. Zou, X. J. Liang, H. Yan, B. Q. Ding, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13396.
34. S. M. Douglas, I. Bachelet, G. M. Church, Science 2012, 335, 831.
35. S. Y. Park, A. K. R. Lytton-Jean, B. Lee, S. Weigand, G. C. Schatz, C. A. Mirkin, Nature 2008, 451, 553.
36. a) O. I. Wilner, I. Willner, Chem. Rev. 2012, 112, 2528
37. b) N. C. Seeman, Nano Lett. 2010, 10, 1971
38. c) A. V. Pinheiro, D. R. Han, W. M. Shih, H. Yan, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 763
39. d) S. J. Tan, M. J. Campolongo, D. Luo, W. L. Cheng, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 268
40. e) J. W. Liu, Z. H. Cao, Y. Lu, Chem. Rev. 2009, 109, 1948
41. f) J. Bath, A. J. Turberfield, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 275
42. g) F. A. Aldaye, A. L. Palmer, H. F. Sleiman, Science 2008, 321, 1795
43. h) T. Torring, N. V. Voigt, J. Nangreave, H. Yan, K. V. Gothelf, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5636
44. i) C. M. Niemeyer, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1200
45. j) Y. H. Roh, R. C. H. Ruiz, S. M. Peng, J. B. Lee, D. Luo, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5730.
46. S. H. Um, J. B. Lee, N. Park, S. Y. Kwon, C. C. Umbach, D. Luo, Nat. Mater. 2006, 5, 797.
47. a) N. Park, J. S. Kahn, E. J. Rice, M. R. Hartman, H. Funabashi, J. F. Xu, S. H. Um, D. Luo, Nat. Protoc. 2009, 4, 1759
48. b) N. Park, S. H. Um, H. Funabashi, J. F. Xu, D. Luo, Nat. Mater. 2009, 8, 432.
49. J. Lee, S. M. Peng, D. Y. Yang, Y. H. Roh, H. Funabashi, N. Park, E. J. Rice, L. W. Chen, R. Long, M. M. Wu, D. Luo, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 816.
50. E. J. Cheng, Y. Z. Xing, P. Chen, Y. Yang, Y. W. Sun, D. J. Zhou, L. J. Xu, Q. H. Fan, D. S. Liu, Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7660.
51. Y. Z. Xing, E. J. Cheng, Y. Yang, P. Chen, T. Zhang, Y. W. Sun, Z. Q. Yang, D. S. Liu, Adv. Mater. 2011, 23, 1117.
52. S. Nagahara, T. Matsuda, Polym. Gels Netw. 1996, 4, 111.
53. H. H. Yang, H. P. Liu, H. Z. Kang, W. H. Tan, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6320.
54. L. Peng, M. X. You, Q. Yuan, C. C. Wu, D. Han, Y. Chen, Z. H. Zhong, J. G. Xue, W. H. Tan, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12302.
55. H. X. Lin, Y. Zou, Y. S. Huang, J. Chen, W. Y. Zhang, Z. X. Zhuang, G. Jenkins, C. J. Yang, Chem. Commun. 2011, 47, 9312.
56. S. Tierney, B. T. Stokke, Biomacromolecules 2009, 10, 1619.
57. T. Liedl, H. Dietz, B. Yurke, F. C. Simmel, Small 2007, 3, 1688.
58. Z. Zhu, C. C. Wu, H. P. Liu, Y. Zou, X. L. Zhang, H. Z. Kang, C. J. Yang, W. H. Tan, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1052.
59. N. Dave, M. Y. Chan, P. J. J. Huang, B. D. Smith, J. W. Liu, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12668.
60. Z. E. Jacobi, L. Li, J. W. Liu, Analyst 2012, 137, 704.
61. A. Baeissa, N. Dave, B. D. Smith, J. W. Liu, ACS Appl. Mater. Inter. 2010, 2, 3594.
62. Y. X. Xu, Q. O. Wu, Y. Q. Sun, H. Bai, G. Q. Shi, ACS Nano 2010, 4, 7358.
63. E. J. Cheng, Y. L. Li, Z. Q. Yang, Z. X. Deng, D. S. Liu, Chem. Commun. 2011, 47, 5545.
64. P. Chen, C. Li, D. S. Liu, Z. B. Li, Macromolecules 2012, 45, 9579.
65. N. C. Seeman, Annu. Rev. Biochem. 2010, 79, 65.
66. J. P. Zheng, J. J. Birktoft, Y. Chen, T. Wang, R. J. Sha, P. E. Constantinou, S. L. Ginell, C. D. Mao, N. C. Seeman, Nature 2009, 461, 74.
67. T. Wang, R. J. Sha, J. Birktoft, J. P. Zheng, C. D. Mao, N. C. Seeman, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15471.
68. D. R. Boer, J. M. C. A. Kerckhoffs, Y. Parajo, M. Pascu, I. Uson, P. Lincoln, M. J. Hannon, M. Coll, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 2336.
69. J. Malo, J. C. Mitchell, C. Venien-Bryan, J. R. Harris, H. Wille, D. J. Sherratt, A. J. Turberfield, Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 3057.
70. a) A. J. Kim, P. L. Biancaniello, J. C. Crocker, Langmuir 2006, 22, 1991
71. b) P. L. Biancaniello, A. J. Kim, J. C. Crocker, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 058302.
72. D. Nykypanchuk, M. M. Maye, D. van der Lelie, O. Gang, Nature 2008, 451, 549.
73. R. J. Macfarlane, B. Lee, H. D. Hill, A. J. Senesi, S. Seifert, C. A. Mirkin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 10493.
74. H. M. Xiong, D. van der Lelie, O. Gang, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2442.
75. H. M. Xiong, D. van der Lelie, O. Gang, Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 015504.
76. H. D. Hill, R. J. Macfarlane, A. J. Senesi, B. Lee, S. Y. Park, C. A. Mirkin, Nano Lett. 2008, 8, 2341.
77. R. J. Macfarlane, B. Lee, M. R. Jones, N. Harris, G. C. Schatz, C. A. Mirkin, Science 2011, 334, 204.
78. R. J. Macfarlane, M. R. Jones, A. J. Senesi, K. L. Young, B. Lee, J. S. Wu, C. A. Mirkin, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 4589.
79. M. R. Jones, R. J. Macfarlane, B. Lee, J. A. Zhang, K. L. Young, A. J. Senesi, C. A. Mirkin, Nat. Mater. 2010, 9, 913.
80. P. Cigler, A. K. R. Lytton-Jean, D. G. Anderson, M. G. Finn, S. Y. Park, Nat. Mater. 2010, 9, 918.
81. E. Auyeung, J. I. Cutler, R. J. Macfarlane, M. R. Jones, J. S. Wu, G. Liu, K. Zhang, K. D. Osberg, C. A. Mirkin, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 24.
82. D. Z. Sun, O. Gang, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5252.
83. T. I. N. G. Li, R. Sknepnek, R. J. Macfarlane, C. A. Mirkin, M. O. de la Cruz, Nano Lett. 2012, 12, 2509.
84. E. Auyeung, R. J. Macfarlane, C. H. J. Choi, J. I. Cutler, C. A. Mirkin, Adv. Mater. 2012, 24, 5181.
85. M. M. Maye, M. T. Kumara, D. Nykypanchuk, W. B. Sherman, O. Gang, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 116.
86. H. M. Xiong, M. Y. Sfeir, O. Gang, Nano Lett. 2010, 10, 4456.
87. a) H. J. Liu, T. Torring, M. D. Dong, C. B. Rosen, F. Besenbacher, K. V. Gothelf, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18054
88. b) L. Zhu, P. S. Lukeman, J. W. Canary, N. C. Seeman, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10178
89. c) A. R. Martin, I. Barvik, D. Luvino, M. Smietana, J. J. Vasseur, Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 4193.
90. a) X. Y. Li, D. R. Liu, Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4848
91. b) P. J. Milnes, M. L. McKee, J. Bath, L. J. Song, E. Stulz, A. J. Turberfield, R. K. O'Reilly, Chem. Commun. 2012, 48, 5614
92. c) N. Badi, J. F. Lutz, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 3383
93. d) Y. Tian, C. D. Mao, Chem. Commun. 2005, 2669.
94. R. Nagarajan, W. Liu, J. Kumar, S. K. Tripathy, F. F. Bruno, L. A. Samuelson, Macromolecules 2001, 34, 3921.
95. G. S. Manning, Acc. Chem. Res. 1979, 12, 443.
96. W. Liu, J. Kumar, S. Tripathy, K. J. Senecal, L. Samuelson, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 71.
97. a) S. Pruneanu, S. A. F. Al-Said, L. Q. Dong, T. A. Hollis, M. A. Galindo, N. G. Wright, A. Houlton, B. R. Horrocks, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2444
98. b) A. H. Bae, T. Hatano, M. Numata, M. Takeuchi, S. Shinkai, Macromolecules 2005, 38, 1609.
99. R. Hassanien, M. Al-Hinai, S. A. F. Al-Said, R. Little, L. Siller, N. G. Wright, A. Houlton, B. R. Horrocks, ACS Nano 2010, 4, 2149.
100. H. W. Tang, L. L. Chen, C. F. Xing, Y. G. Guo, S. Wang, Macromol. Rapid. Commun. 2010, 31, 1892.
101. B. Datta, G. B. Schuster, A. McCook, S. C. Harvey, K. Zakrzewska, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14428.
102. B. Datta, G. B. Schuster, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2965.
103. W. Chen, G. Guler, E. Kuruvilla, G. B. Schuster, H. C. Chiu, E. Riedo, Macromolecules 2010, 43, 4032.
104. W. Chen, G. B. Schuster, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 840.
105. Z. G. Wang, P. F. Zhan, B. Q. Ding, ACS Nano 2013, 7, 1591.
106. G. Q. Wang, H. Tanaka, L. Hong, Y. Matsuo, K. Niikura, M. Abe, K. Matsumoto, T. Ogawa, K. Ijiro, J. Mater. Chem. 2012, 22, 13691.
107. Z. Q. Gao, S. Rafea, L. H. Lim, Adv. Mater. 2007, 19, 602.
108. Y. Fan, X. T. Chen, A. D. Trigg, C. H. Tung, J. M. Kong, Z. Q. Gao, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5437.
109. a) Z. Zhao, E. L. Jacovetty, Y. Liu, H. Yan, Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2041
110. b) C. M. Erben, R. P. Goodman, A. J. Turberfield, Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7414
111. c) P. K. Lo, P. Karam, F. A. Aldaye, C. K. McLaughlin, G. D. Hamblin, G. Cosa, H. F. Sleiman, Nat. Chem. 2010, 2, 319.
112. a) Y. Benenson, B. Gil, U. Ben-Dor, R. Adar, E. Shapiro, Nature 2004, 429, 423
113. b) S. K. Choi, T. Thomas, M. H. Li, A. Kotlyar, A. Desai, J. R. Baker, Chem. Commun. 2010, 46, 2632
114. c) Y. Wang, X. Y. Cao, R. Guo, M. W. Shen, M. G. Zhang, M. F. Zhu, X. Y. Shi, Polym. Chem.-UK 2011, 2, 1754.
115. a) D. Bhatia, S. Mehtab, R. Krishnan, S. S. Indi, A. Basu, Y. Krishnan, Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 4134
116. b) C. E. Castro, F. Kilchherr, D. N. Kim, E. L. Shiao, T. Wauer, P. Wortmann, M. Bathe, H. Dietz, Nat. Methods 2011, 8, 221
117. c) J. W. Keum, H. Bermudez, Chem. Commun. 2009, 45, 7036
118. d) Q. A. Mei, X. X. Wei, F. Y. Su, Y. Liu, C. Youngbull, R. Johnson, S. Lindsay, H. Yan, D. Meldrum, Nano Lett. 2011, 11, 1477
119. e) A. S. Walsh, H. F. Yin, C. M. Erben, M. J. A. Wood, A. J. Turberfield, ACS Nano 2011, 5, 5427.
120. V. J. Schuller, S. Heidegger, N. Sandholzer, P. C. Nickels, N. A. Suhartha, S. Endres, C. Bourquin, T. Liedl, ACS Nano 2011, 5, 9696.
121. J. Li, H. Pei, B. Zhu, L. Liang, M. Wei, Y. He, N. Chen, D. Li, Q. Huang, C. H. Fan, ACS Nano 2011, 5, 8783.
122. M. Nishikawa, M. Matono, S. Rattanakiat, N. Matsuoka, Y. Takakura, Immunology 2008, 124, 247.
123. S. Rattanakiat, M. Nishikawa, H. Funabashi, D. Luo, Y. Takakura, Biomaterials 2009, 30, 5701.
124. M. Nishikawa, Y. Mizuno, K. Mohri, N. Matsuoka, S. Rattanakiat, Y. Takahashi, H. Funabashi, D. Luo, Y. Takakura, Biomaterials 2011, 32, 488.
125. H. Lee, A. K. R. Lytton-Jean, Y. Chen, K. T. Love, A. I. Park, E. D. Karagiannis, A. Sehgal, W. Querbes, C. S. Zurenko, M. Jayaraman, C. G. Peng, K. Charisse, A. Borodovsky, M. Manoharan, J. S. Donahoe, J. Truelove, M. Nahrendorf, R. Langer, D. G. Anderson, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 389.
126. M. Chang, C. S. Yang, D. M. Huang, ACS Nano 2011, 5, 6156.
127. Y. X. Zhao, A. Shaw, X. H. Zeng, E. Benson, A. M. Nystrom, B. Hogberg, ACS Nano 2012, 6, 8684.
128. X. B. Shen, Q. Jiang, J. Y. Wang, L. R. Dai, G. Z. Zou, Z. G. Wang, W. Q. Chen, W. Jiang, B. Q. Ding, Chem. Commun. 2012, 48, 11301.
129. H. Z. Kang, H. P. Liu, X. L. Zhang, J. L. Yan, Z. Zhu, L. Peng, H. H. Yang, Y. M. Kim, W. H. Tan, Langmuir 2011, 27, 399.
130. Q. Yuan, Y. F. Zhang, T. Chen, D. Q. Lu, Z. L. Zhao, X. B. Zhang, Z. X. Li, C. H. Yan, W. H. Tan, ACS Nano 2012, 6, 6337.