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单壁碳纳米管（SWCNTs）在光学生物传感、成像和药物递送领域展现出良好前景，但要将其转化为安全且具有精准调控能力的纳米医学工具，必须理解纳米管表面化学性质如何决定细胞对其的识别与处理。与其他纳米材料一样，碳纳米管接触生物体液后会获得一层生物分子冠层，而冠层的组成正日益被认为是决定传感器性能和药物递送效果的核心因素。然而，冠层组成是否同样决定碳纳米管在细胞内的命运，目前仍在很大程度上未知。在此，我们表明，单链DNA对富含（6,5）手性构型单壁碳纳米管的包覆能够重编程其蛋白质冠层、细胞内运输过程以及巨噬细胞应答。通过对分别由（AT）15、（GT）15和（CT）15包覆的单壁碳纳米管进行分析，我们证明，包覆序列不仅决定蛋白质冠层的组成，还决定由此引发的巨噬细胞蛋白质稳态应激。光致发光成像和共聚焦拉曼测量显示，（AT）15包覆的碳纳米管内化程度最高，但对蛋白质组和纳米管结构的扰动总体有限；而（CT）15包覆的碳纳米管摄取量最低，却经历了最剧烈的细胞内降解，并诱导最高水平的氧化应激和蛋白质稳态应激。冠层蛋白质组学分析表明，所测试的三种碳纳米管均形成了功能特征各异的冠层，并由此进入不同的细胞内运输路径。时间分辨的细胞内蛋白质组学结合功能实验解析了宿主细胞如何随时间推移重组其生物分子复杂性，其中包括氧化反应产物的变化；与此同时，三种序列还共同引发了一组与序列无关的核心反应，涉及颗粒接触、吞噬体分选和溶酶体处理。这些发现为纳米材料—细胞相互作用提供了机制层面的认识，并揭示了包覆序列可作为一种可调控的、精确至核苷酸水平的设计手段，用于控制碳纳米材料的细胞内命运，从而为构建安全且高效的纳米医学平台提供潜在启示。
DNA序列编程的蛋白质冠层决定碳纳米管的细胞内命运与蛋白质稳态应激 | bioRxiv
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DNA序列编程的蛋白质冠层决定碳纳米管的细胞内命运与蛋白质稳态应激
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Aceer Nadeem
、 Tianyu Xu
、 Jacob Miller
、 Delaney Kirk
、 查看 ORCID 个人资料 Mijin Kim
doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.31.748348
Aceer Nadeem 佐治亚理工学院
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发布于 2026 年 9 月 1 日。
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DNA序列编程的蛋白质冠层决定碳纳米管的细胞内命运与蛋白质稳态应激
Aceer Nadeem
、 Tianyu Xu
、 Jacob Miller
、 Delaney Kirk
、 Mijin Kim
bioRxiv 2026.08.31.748348； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.31.748348
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DNA序列编程的蛋白质冠层决定碳纳米管的细胞内命运与蛋白质稳态应激
Aceer Nadeem
、 Tianyu Xu
、 Jacob Miller
、 Delaney Kirk
、 Mijin Kim
bioRxiv 2026.08.31.748348； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.31.748348
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.31.748348v1?rss=1
🏷️ 单壁碳纳米管 DNA序列编程 蛋白质冠层 巨噬细胞 细胞内运输 蛋白质稳态应激
来源出处
由DNA序列编程的蛋白质冠决定碳纳米管的细胞内归宿与蛋白质稳态应激
https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.31.748348v1?rss=1