Abstract Sensitive platform : The use of graphene oxide (GO) as a platform for the sensitive and selective detection of DNA and proteins is presented. The interaction of GO and dye‐labeled single‐stranded DNA leads to quenching of the dye fluorescence. Conversely, the presence of a target DNA or protein leads to the binding of the dye‐labeled DNA and target, releasing the DNA from GO, thereby restoring the dye fluorescence (see picture). magnified image

Abstract Chemodynamic therapy (CDT) utilizes iron‐initiated Fenton chemistry to destroy tumor cells by converting endogenous H 2 O 2 into the highly toxic hydroxyl radical ( . OH). There is a paucity of Fenton‐like metal‐based CDT agents. Intracellular glutathione (GSH) with . OH scavenging ability greatly reduces CDT efficacy. A self‐reinforcing CDT nanoagent based on MnO 2 is reported that has both Fenton‐like Mn 2+ delivery and GSH depletion properties. In the presence of HCO 3 − , which is abundant in the physiological medium, Mn 2+ exerts Fenton‐like activity to generate . OH from H 2 O 2 . Upon uptake of MnO 2 ‐coated mesoporous silica nanoparticles (MS@MnO 2 NPs) by cancer cells, the MnO 2 shell undergoes a redox reaction with GSH to form glutathione disulfide and Mn 2+ , resulting in GSH depletion‐enhanced CDT. This, together with the GSH‐activated MRI contrast effect and dissociation of MnO 2 , allows MS@MnO 2 NPs to achieve MRI‐monitored chemo–chemodynamic combination therapy.

Chemodynamic therapy (CDT) employs Fenton catalysts to kill cancer cells by converting intracellular H2O2 into hydroxyl radical (•OH), but endogenous H2O2 is insufficient to achieve satisfactory anticancer efficacy. Despite tremendous efforts, engineering CDT agents with specific and efficient H2O2 self-supplying ability remains a great challenge. Here, we report the fabrication of copper peroxide (CP) nanodot, which is the first example of a Fenton-type metal peroxide nanomaterial, and its use as an activatable agent for enhanced CDT by self-supplying H2O2. The CP nanodots were prepared through coordination of H2O2 to Cu2+ with the aid of hydroxide ion, which could be reversed by acid treatment. After endocytosis into tumor cells, acidic environment of endo/lysosomes accelerated the dissociation of CP nanodots, allowing simultaneous release of Fenton catalytic Cu2+ and H2O2 accompanied by a Fenton-type reaction between them. The resulting •OH induced lysosomal membrane permeabilization through lipid peroxidation and thus caused cell death via a lysosome-associated pathway. In addition to pH-dependent •OH generation property, CP nanodots with small particle size showed high tumor accumulation after intravenous administration, which enabled effective tumor growth inhibition with minimal side effects in vivo. Our work not only provides the first paradigm for fabricating Fenton-type metal peroxide nanomaterials, but also presents a new strategy to improve CDT efficacy.

Multifunctional nanocomposites have the potential to integrate sensing, diagnostic, and therapeutic functions into a single nanostructure. Herein, we synthesize Fe3O4@polydopamine core-shell nanocomposites (Fe3O4@PDA NCs) through an in situ self-polymerization method. Dopamine, a melanin-like mimic of mussel adhesive proteins, can self-polymerize to form surface-adherent polydopamine (PDA) films onto a wide range of materials including Fe3O4 nanoparticles used here. In such nanocomposites, PDA provides a number of advantages, such as near-infrared absorption, high fluorescence quenching efficiency, and a surface for further functionalization with biomolecules. We demonstrate the ability of the Fe3O4@PDA NCs to act as theranostic agents for intracellular mRNA detection and multimodal imaging-guided photothermal therapy. This work would stimulate interest in the use of PDA as a useful material to construct multifunctional nanocomposites for biomedical applications.

Abstract Auf Graphenoxid (GO) beruht ein empfindliches und selektives Verfahren zum DNA‐ und Proteinnachweis. Durch die Wechselwirkung von GO mit einer farbstoffmarkierten Einzelstrang‐DNA wird die Fluoreszenz des Farbstoffs gelöscht. Sind Ziel‐DNAs oder Zielproteine vorhanden, binden sie an die farbstoffmarkierte DNA und spalten sie von GO ab, sodass sie erneut fluoresziert (siehe Bild). magnified image

Electrospinning provides a versatile technique for the preparation of matrices with micro/nanoscopic fibers. The non-woven polymer materials produced by electrospinning have an extremely high surface-to-volume ratio, a complex porous structure with excellent pore-interconnectivity, and diverse fibrous morphologies. These remarkable features impart a wide range of desirable properties to electrospun matrices for meeting the requirements of advanced biomedical applications, such as pharmaceutical repositories, tissue engineering scaffolds, wound healing, sensors, reinforcement, sound absorption, and filtration. This review presents a comprehensive overview of the recent progress and potential developments of electrospun polymer matrices and their application as biomaterials.

The simultaneous entrapment of biological macromolecules and nanostructured silica-coated magnetite in sol-gel materials using a reverse-micelle technique leads to a bioactive, mechanically stable, nanometer-sized, and magnetically separable particles. These spherical particles have a typical diameter of 53 +/- 4 nm, a large surface area of 330 m(2)/g, an average pore diameter of 1.5 nm, a total pore volume of 1.427 cm(3)/g and a saturated magnetization (M(S)) of 3.2 emu/g. Peroxidase entrapped in these particles shows Michaelis-Mentan kinetics and high activity. The catalytic reaction will take place immediately after adding these particles to the reaction solution. These enzyme entrapping particles catalysts can be easily separated from the reaction mixture by simply using an external magnetic field. Experiments have proved that these catalysts have a long-term stability toward temperature and pH change, as compared to free enzyme molecules. To further prove the application of this novel magnetic biomaterial in analytical chemistry, a magnetic-separation immunoassay system was also developed for the quantitative determination of gentamicin. The calibration for gentamicin has a working range of 200-4000 ng/mL, with a detection limit of 160 ng/mL, which is close to that of the fluorescent polarization immunoassay (FPIA) using the same reactants.

Current X-ray imaging technologies involving flat-panel detectors have difficulty in imaging three-dimensional objects because fabrication of large-area, flexible, silicon-based photodetectors on highly curved surfaces remains a challenge1-3. Here we demonstrate ultralong-lived X-ray trapping for flat-panel-free, high-resolution, three-dimensional imaging using a series of solution-processable, lanthanide-doped nanoscintillators. Corroborated by quantum mechanical simulations of defect formation and electronic structures, our experimental characterizations reveal that slow hopping of trapped electrons due to radiation-triggered anionic migration in host lattices can induce more than 30 days of persistent radioluminescence. We further demonstrate X-ray luminescence extension imaging with resolution greater than 20 line pairs per millimetre and optical memory longer than 15 days. These findings provide insight into mechanisms underlying X-ray energy conversion through enduring electron trapping and offer a paradigm to motivate future research in wearable X-ray detectors for patient-centred radiography and mammography, imaging-guided therapeutics, high-energy physics and deep learning in radiology.

Here, we report the synthesis and characterization of size-controllable and stimuli-responsive DNA nanohydrogels as effective targeted gene delivery vectors. DNA nanohydrogels were created through a self-assembly process using three kinds of building units, respectively termed Y-shaped monomer A with three sticky ends (YMA), Y-shaped monomer B with one sticky end (YMB), and DNA linker (LK) with two sticky ends. Hybridization at the sticky ends of monomers and LK leads to nanohydrogel formation. DNA nanohydrogels are size-controllable by varying the ratio of YMA to YMB. By incorporating different functional elements, such as aptamers, disulfide linkages, and therapeutic genes into different building units, the synthesized aptamer-based nanohydrogels (Y-gel-Apt) can be used for targeted and stimuli-responsive gene therapy. Y-gel-Apt strongly inhibited cell proliferation and migration in target A549 cells, but not in control cells. By taking advantage of facile modular design and assembly, efficient cellular uptake, and superior biocompatibility, this Y-gel-Apt holds great promise as a candidate for targeted gene or drug delivery and cancer therapy.