Aptamer-integrated DNA nanostructures for biosensing, bioimaging and cancer therapy

Chemical Society Reviews

Volumn 45, Issue 9, 2016, Pages 2583-2602

  Meng, Hong Min ^a,b   Liu, Hui ^a   Kuai, Hailan ^a   Peng, Ruizi ^a   Mo, Liuting ^a   Zhang, Xiao Bing ^a  

^a HUNAN UNIVERSITY   (China)

^b HENAN NORMAL UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

APTAMER; DNA;

ANIMAL; CHEMISTRY; GENETIC PROCEDURES; HUMAN; METABOLISM; MOLECULAR IMAGING; NANOTECHNOLOGY; NEOPLASMS; PATHOLOGY; PROCEDURES;

ANIMALS; APTAMERS, NUCLEOTIDE; BIOSENSING TECHNIQUES; DNA; HUMANS; MOLECULAR IMAGING; NANOTECHNOLOGY; NEOPLASMS;

EID: 84968877189     PISSN: 03060012     EISSN: 14604744     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5cs00645g     Document Type: Review

References (150)

1. D. Yang M. R. Hartman T. L. Derrien S. Hamada D. An K. G. Yancey R. Cheng M. Ma D. Luo Acc. Chem. Res. 2014 47 1902 1911
2. N. C. Seeman Annu. Rev. Biochem. 2010 79 65 87
3. E. Stulz G. Clever M. Shionoya C. Mao Chem. Soc. Rev. 2011 40 5633 5635
4. Y. H. Roh R. C. Ruiz S. Peng J. B. Lee D. Luo Chem. Soc. Rev. 2011 40 5730 5744
5. R. M. Zadegan M. L. Norton Int. J. Mol. Sci. 2012 13 7149 7162
6. N. C. Seeman J. Theor. Biol. 1982 99 237 247
7. Z. Yang F. Chen J. Brian Alvarado S. A. Benner J. Am. Chem. Soc. 2011 133 15105 15112
8. W. Zhao M. M. Ali M. A. Brook Y. Li Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 6330 6337
9. R. Qian L. Ding L. Yan M. Lin H. Ju Anal. Chem. 2014 86 8642 8648
10. X. Liu W. Li T. Hou S. Dong G. Yu F. Li Anal. Chem. 2015 87 4030 4036
11. A. Barlev D. Sen J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2596 2603
12. C. H. Lu F. Wang I. Willner J. Am. Chem. Soc. 2012 134 10651 10658
13. L. M. Lu X. B. Zhang R. M. Kong B. Yang W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2011 133 11686 11691
14. Y. Chen R. M. Corn J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2072 2075
15. J. Liu Y. Lu Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 7587 7590
16. Y. Dong Y. Sun L. Wang D. Wang T. Zhou Z. Yang Z. Chen Q. Wang Q. Fan D. Liu Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 2607 2610
17. M. Hadorn E. Boenzli K. T. Sorensen D. De Lucrezia M. M. Hanczyc T. Yomo Langmuir 2013 29 15309 15319
18. K. Göpfrich T. Zettl A. E. C. Meijering S. Hernández-Ainsa S. Kocabey T. Liedl U. F. Keyser Nano Lett. 2015 15 3134 3138
19. J. R. Burns E. Stulz S. Howorka Nano Lett. 2013 13 2351 2356
20. J. R. Burns A. J. Noura S. M. Janes S. Howorka Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 12466 12470
21. M. Langecker V. Arnaut T. G. Martin J. List S. Renner M. Mayer H. Dietz F. C. Simmel Science 2012 338 932 936
22. J. Chao D. Zhu Y. Zhang L. Wang C. Fan Biosens. Bioelectron. 2016 76 68 79
23. M. Nishikawa S. Rattanakiat Y. Takakura Adv. Drug Delivery Rev. 2010 62 626 632
24. V. Linko A. Ora M. A. Kostiainen Trends Biotechnol. 2015 33 586 594
25. W. Sun Z. Gu Biomater. Sci. 2015 3 1018 1024
26. D. Y. Tam P. K. Lo J. Nanomater. 2015 2015 1 21
27. A. B. Iliuk L. Hu W. Andy Tao Anal. Chem. 2011 83 4440 4452
28. C. Tuerk L. Gold Science 1990 249 505 510
29. A. D. Ellington J. W. Szostak Nature 1990 346 818 822
30. G. J. Mao T. T. Wei X. X. Wang S. Y. Huan D. Q. Lu J. Zhang X. B. Zhang W. Tan G. L. Shen R. Q. Yu Anal. Chem. 2013 85 7875 7881
31. H. Zhu J. Li X. B. Zhang M. Ye W. Tan ChemMedChem 2015 10 39 45
32. R. M. Kong Z. Chen M. Ye X. B. Zhang W. Tan Sci. China: Chem. 2011 54 1218 1226
33. L. C. Bock L. C. Griffin J. A. Latham E. H. Vermaas J. J. Toole Nature 1992 355 564 566
34. C. H. B. Chen G. A. Chernis V. Q. Hoang L. Ralf Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 9226 9231
35. D. Shangguang Y. Li Z. Tang Z. Cao H. Chen P. Mallikaratchy K. Sefah C. J. Yang W. Tan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 11838 11843
36. K. Sefah J. A. Phillips X. Xiong L. Meng D. Van Simaeys H. Chen J. Martin W. Tan Analyst 2009 134 1765 1775
37. J. A. Phillips D. Lopez-Colon Z. Zhu Y. Xu W. Tan Anal. Chim. Acta 2008 621 101 108
38. E. Levy-Nissenbaum A. F. Radovic-Moreno A. Z. Wang R. Langer O. C. Farokhzad Trends Biotechnol. 2008 26 442 449
39. X. Li Y. An J. Jin Z. Zhu L. Hao L. Liu Y. Shi D. Fan T. Ji C. J. Yang Anal. Chem. 2015 87 4941 4948
40. R. Stoltenburg C. Reinemann B. Strehlitz Biomol. Eng. 2007 24 381 403
41. D. Shangguan Z. Cao L. Meng P. Mallikaratchy K. Sefah H. Wang Y. Li W. Tan J. Proteome Res. 2008 7 2133 2139
42. D. Shangguan L. Meng Z. Cao Z. Xiao X. Fang Y. Li D. Cardona R. P. Witek C. Liu W. Tan Anal. Chem. 2008 80 721 728
43. H. W. Chen C. D. Medley K. Sefah D. Shangguan Z. Tang L. Meng J. E. Smith W. Tan ChemMedChem 2008 3 991 1001
44. D. Van Simaeys D. López-Colón K. Sefah R. Sutphen E. Jimenez W. Tan PLoS One 2010 5 e13770
45. K. Sefah L. Meng D. Lopez-Colon E. Jimenez C. Liu W. Tan PLoS One 2010 5 e14269
46. K. Zhang K. Sefah L. Tang Z. Zhao G. Zhu M. Ye W. Sun S. Goodison W. Tan ChemMedChem 2012 7 79 84
47. T. Torring N. V. Voigt J. Nangreave H. Yan K. V. Gothelf Chem. Soc. Rev. 2011 40 5636 5646
48. C. K. McLaughlin G. D. Hamblin H. F. Sleiman Chem. Soc. Rev. 2011 40 5647 5656
49. R. M. Dirks N. A. Pierce Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 15275 15278
50. G. Zhu J. Zheng E. Song M. Donovan K. Zhang C. Lin W. Tan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 7998 8003
51. G. Zhu S. Zhang E. Song J. Zheng R. Hu X. Fang W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 5490 5496
52. T. W. Nilsen J. Grayzel W. Prensky J. Theor. Biol. 1997 187 273 284
53. L. Dan Nat. Mater. 2004 3 38 42
54. T. Zhou P. Chen L. Niu J. Jin D. Liang Z. Li Z. Yang D. Liu Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 11271 11274
55. H. M. Meng X. B. Zhang Y. Lv Z. Zhao N. N. Wang T. Fu H. H. Fan H. Liang L. Qiu G. Zhu W. Tan ACS Nano 2014 8 6171 6181
56. W. Sun Y. Lu Z. Gu Ther. Delivery 2015 6 765 768
57. H. Pei X. Zuo D. Zhu Q. Huang C. Fan Acc. Chem. Res. 2014 47 550 559
58. M. Kwak A. Herrmann Chem. Soc. Rev. 2011 40 5745 5755
59. M. R. Jones N. C. Seeman C. A. Mirkin Science 2015 347 840
60. G. Zhu R. Hu Z. Zhao Z. Chen X. B. Zhang W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2013 135 16438 16445
61. R. Nutiu Y. Li J. Am. Chem. Soc. 2003 125 4771 4778
62. A. A. Lubin K. W. Plaxco Acc. Chem. Res. 2010 43 496 505
63. K. J. Cash F. Ricci K. W. Plaxco J. Am. Chem. Soc. 2009 131 6955 6957
64. J. S. Swensen Y. Xiao B. S. Ferguson A. A. Lubin R. Y. Lai A. J. Heeger K. W. Plaxco H. T. Soh J. Am. Chem. Soc. 2009 131 4262 4266
65. Y. Xiao B. D. Piorek K. W. Plaxco A. J. Heeger J. Am. Chem. Soc. 2005 127 17990 17991
66. Y. Xiao R. Y. Lai K. W. Plaxco Nat. Protoc. 2007 2 2875 2880
67. Y. Huang J. Chen S. Zhao M. Shi Z. F. Chen H. Liang Anal. Chem. 2013 85 4423 4430
68. Z. Tang M. Prabodhika R. Yang Y. Kim Z. Zhu H. Wang W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2008 130 11268 11269
69. H. Yang H. Liu H. Kang W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2008 130 6320 6321
70. Z. Zhu C. Wu H. Liu Y. Zou X. Zhang H. Kang C. J. Yang W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 1052 1056
71. L. Yan Z. Zhu Y. Zou Y. Huang D. Liu S. Jia D. Xu M. Wu Y. Zhou S. Zhou C. J. Yang J. Am. Chem. Soc. 2013 135 3748 3751
72. N. Dave M. Y. Chan P. J. J. Huang B. D. Smith J. Liu J. Am. Chem. Soc. 2010 132 12668 12673
73. Y. Helwa N. Dave R. Froidevaux A. Samadi J. Liu ACS Appl. Mater. Interfaces 2012 4 2228 2233
74. L. Zhang J. Lei L. Liu C. Li H. Ju Anal. Chem. 2013 85 11077 11082
75. I. Y. Wong N. A. Melosh Biophys. J. 2010 98 2954 2963
76. R. Levicky T. M. Herne M. J. Tarlov S. K. Satija J. Am. Chem. Soc. 1998 120 9787 9792
77. D. Irving P. Gong R. Levicky J. Phys. Chem. B 2010 114 7631 7640
78. M. J. Heller Annu. Rev. Biomed. Eng. 2002 4 129 153
79. H. Pei N. Lu Y. Wen S. Song Y. Liu H. Yan C. Fan Adv. Mater. 2010 22 4754 4758
80. Z. Ge M. Lin P. Wang H. Pei J. Yan J. Shi Q. Huang D. He C. Fan X. Zuo Anal. Chem. 2014 86 2124 2130
81. Z. Li B. Zhao D. Wang Y. Wen G. Liu H. Dong S. Song C. Fan ACS Appl. Mater. Interfaces 2014 6 17944 17953
82. S. Nagrath L. V. Sequist S. Maheswaran D. W. Bell D. Irimia L. Ulkus M. R. Smith E. L. Kwak S. Digumarthy A. Muzikansky P. Ryan U. J. Balis R. G. Tompkins D. A. Haber M. Toner Nature 2007 450 1235-U1210
83. H. J. Yoon T. H. Kim Z. Zhang E. Azizi T. M. Pham C. Paoletti J. Lin N. Ramnath M. S. Wicha D. F. Hayes D. M. Simeone S. Nagrath Nat. Nanotechnol. 2013 8 735 741
84. M. Yu A. Bardia B. S. Wittner S. L. Stott M. E. Smas D. T. Ting S. J. Isakoff J. C. Ciciliano M. N. Wells A. M. Shah K. F. Concannon M. C. Donaldson L. V. Sequist E. Brachtel D. Sgroi J. Baselga S. Ramaswamy M. Toner D. A. Haber S. Maheswaran Science 2013 339 580 584
85. C. Y. Wen L. L. Wu Z. L. Zhang Y. L. Liu S. Z. Wei J. Hu M. Tang E. Z. Sun Y. P. Gong J. Yu D. W. Pang ACS Nano 2014 8 941 949
86. W. Zhao C. H. Cui S. Bose D. Guo C. Shen W. P. Wong K. Halvorsen O. C. Farokhzad G. S. L. Teo J. A. Phillips D. M. Dorfman R. Karnik J. M. Karp Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 19626 19631
87. W. A. Sheng T. Chen W. Tan Z. H. Fan ACS Nano 2013 7 7067 7076
88. G. Zhou M. Lin P. Song X. Chen J. Chao L. Wang Q. Huang W. Huang C. Fan X. Zuo Anal. Chem. 2014 86 7843 7848
89. L. Qu J. Xu X. Tan Z. Liu L. Xu R. Peng ACS Appl. Mater. Interfaces 2014 6 7309 7315
90. S. Li N. Chen Z. Zhang Y. Wang Biomaterials 2013 34 460 469
91. E. Richards S. Li N. Chen M. R. Battig Y. Wang Biomacromolecules 2014 15 4561 4569
92. E. R. Gaddes G. Gydush S. Li N. Chen C. Dong Y. Wang Biomacromolecules 2015 16 1382 1389
93. D. G. Spiller C. D. Wood D. A. Rand M. R. H. White Nature 2010 465 736 745
94. L. Qiu T. Zhang J. Jiang C. Wu G. Zhu M. You X. Chen L. Zhang C. Cui R. Q. Yu W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2014 136 13090 13093
95. G. Ke Z. Zhu W. Wang Y. Zou Z. Guan S. Jia H. Zhang X. Wu C. J. Yang ACS Appl. Mater. Interfaces 2014 6 15329 15334
96. C. Wu T. Chen D. Han M. You L. Peng S. Cansiz G. Zhu C. Li X. Xiong E. Jimenez C. J. Yang W. Tan ACS Nano 2013 7 5724 5731
97. H. Pei L. Liang G. Yao J. Li Q. Huang C. Fan Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 9020 9024
98. S. Tyagi Nat. Methods 2009 6 331 338
99. C. Wu S. Cansiz L. Zhang I. T. Teng L. Qiu J. Li Y. Liu C. Zhou R. Hu T. Zhang C. Cui L. Cui W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2015 137 4900 4903
100. L. Qiu C. Wu M. You D. Han T. Chen G. Zhu J. Jiang R. Q. Yu W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2013 135 12952 12955
101. A. Lujambio S. W. Lowe Nature 2012 482 347 355
102. E. M. Small E. N. Olson Nature 2011 469 336 342
103. S. M. Eacker T. M. Dawson V. L. Dawson Nat. Rev. Neurosci. 2009 10 837 841
104. R. Deng L. Tang Q. Tian Y. Wang L. Lin J. Li Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 2389 2393
105. S. Bi B. Xiu J. Ye Y. Dong ACS Appl. Mater. Interfaces 2015 7 23310 23319
106. A. Lardner J. Leukocyte Biol. 2001 69 522 530
107. T. R. Arnett J. Nutr. 2008 138 415S 418S
108. B. N. Giepmans S. R. Adams M. H. Ellisman R. Y. Tsien Science 2006 312 217 224
109. R. Hu X. B. Zhang Z. Zhao G. Zhu T. Chen T. Fu W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 5821 5826
110. B. J. Hicke A. W. Stephens T. Gould Y. F. Chang C. K. Lynott J. Heil S. Borkowski C. S. Hilger G. Cook S. Warren P. G. Schmidt J. Nucl. Med. 2006 47 668 678
111. H. Hong S. Goel Y. Zhang W. Cai Curr. Med. Chem. 2011 18 4195 4205
112. H. Do Won K. Hae Young L. Jung Hwan K. Hyungu R. Sung Ho S. In Chan L. Dong Soo K. Soonhag J. Nucl. Med. 2010 51 98 105
113. H. Shi X. He K. Wang W. Xu X. Ye Q. Guo W. Tan Z. Qing X. Yang B. Zhou Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 3900 3905
114. P. R. Mallikaratchy A. Ruggiero J. R. Gardner V. Kuryavyi W. F. Maguire M. L. Heaney M. R. McDevitt D. J. Patel D. A. Scheinberg Nucleic Acids Res. 2011 39 2458 2469
115. P. Gong B. Shi M. Zheng B. Wang P. Zhang D. Hu D. Gao Z. Sheng C. Zheng Y. Ma L. Cai Biomaterials 2012 33 7810 7817
116. H. M. Choi J. Y. Chang A. T. Le J. E. Padilla S. E. Fraser N. A. Pierce Nat. Biotechnol. 2010 28 1208 1212
117. H. M. Choi V. A. Beck N. A. Pierce ACS Nano 2014 8 4284 4294
118. H. Ma J. Liu M. M. Ali M. A. Mahmood L. Labanieh M. Lu S. M. Iqbal Q. Zhang W. Zhao Y. Wan Chem. Soc. Rev. 2015 44 1240 1256
119. G. Zhu G. Niu X. Chen Bioconjugate Chem. 2015 26 2186 2197
120. S. Kruspe U. Hahn Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 10541 10544
121. R. Wang G. Zhu L. Mei Y. Xie H. Ma M. Ye F. L. Qing W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2014 136 2731 2734
122. V. Bagalkot O. C. Farokhzad R. Langer S. Jon Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 8149 8152
123. H. Zhang Y. Ma Y. Xie Y. An Y. Huang Z. Zhu C. J. Yang Sci. Rep. 2015 5 10099 10106
124. Y. M. Wang Z. Wu S. J. Liu X. Chu Anal. Chem. 2015 87 6470 6474
125. L. Mei G. Zhu L. Qiu C. Wu H. Chen H. Liang S. Cansiz Y. Lv X. B. Zhang W. Tan Nano Res. 2015 8 3447 3460
126. M. Chang C. S. Yang D. M. Huang ACS Nano 2011 5 6156 6163
127. J. P. Celli B. Q. Spring R. Imran C. L. Evans K. S. Samkoe V. Sarika B. W. Pogue H. Tayyaba Chem. Rev. 2010 110 2795 2838
128. Y. A. Shieh S. J. Yang M. F. Wei M. J. Shieh ACS Nano 2010 4 1433 1442
129. K. Wang M. You Y. Chen D. Han Z. Zhu J. Huang K. Williams C. J. Yang W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 6098 6101
130. D. Han G. Zhu C. Wu Z. Zhu T. Chen X. B. Zhang W. Tan ACS Nano 2013 7 2312 2319
131. M. You L. Peng N. Shao L. Zhang L. Qiu C. Cui W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2014 136 1256 1259
132. M. You G. Zhu T. Chen M. J. Donovan W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2015 137 667 674
133. H. Lee A. K. 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 7 389 393
134. J. B. Lee J. Hong D. K. Bonner Z. Poon P. T. Hammond Nat. Mater. 2012 11 316 322
135. J. O. McNamara E. R. Andrechek Y. Wang K. D. Viles R. E. Rempel E. Gilboa B. A. Sullenger P. H. Giangrande Nat. Biotechnol. 2006 24 1005 1015
136. J. Li C. Zheng S. Cansiz C. Wu J. Xu C. Cui Y. Liu W. Hou Y. Wang L. Zhang I. T. Teng H. H. Yang W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2015 137 1412 1415
137. Y. Lv R. Peng Y. Zhou X. B. Zhang W. Tan Chem. Commun. 2016 52 1413 1415
138. H. Liu B. Kwong D. J. Irvine Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 7052 7055
139. K. Mohri M. Nishikawa N. Takahashi T. Shiomi N. Matsuoka K. Ogawa M. Endo K. Hidaka H. Sugiyama Y. Takahashi Y. Takakura ACS Nano 2012 6 5931 5940
140. X. Liu Y. Xu T. Yu C. Clifford Y. Liu H. Yan Y. Chang Nano Lett. 2012 12 4254 4259
141. A. M. Krieg Annu. Rev. Immunol. 2002 20 709 760
142. K. Mohri E. Kusuki S. Ohtsuki N. Takahashi M. Endo K. Hidaka H. Sugiyama Y. Takahashi Y. Takakura M. Nishikawa Biomacromolecules 2015 16 1095 1101
143. J. Li H. Pei B. Zhu L. Liang M. Wei Y. He N. Chen D. Li Q. Huang C. Fan ACS Nano 2011 5 8783 8789
144. L. Zhang G. Zhu L. Mei C. Wu L. Qiu C. Cui Y. Liu I. T. Teng W. Tan ACS Appl. Mater. Interfaces 2015 7 24069 24074
145. X. Xiong H. Liu Z. Zhao M. B. Altman D. Lopez-Colon C. J. Yang L. J. Chang C. Liu W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 1472 1476
146. E. Blanco H. Shen M. Ferrari Nat. Biotechnol. 2015 33 941 951
147. C. M. J. Hu R. H. Fang K. C. Wang B. T. Luk S. Thamphiwatana D. Dehaini P. Nguyen P. Angsantikul C. H. Wen A. V. Kroll C. Carpenter M. Ramesh V. Qu S. H. Patel J. Zhu W. Shi F. M. Hofman T. C. Chen W. Gao K. Zhang S. Chien L. Zhang Nature 2015 526 118 121
148. X. Sun C. Wang M. Gao A. Hu Z. Liu Adv. Funct. Mater. 2015 25 2386 2394
149. Q. Hu W. Sun C. Qian C. Wang H. N. Bomba Z. Gu Adv. Mater. 2015 27 7043 7050
150. F. Zhang J. Nangreave Y. Liu H. Yan J. Am. Chem. Soc. 2014 136 11198 11211