DNA Nanotechnology‐Engineered Supramolecular Hydrogel Biosensor for Cancer Diagnosis via Extracellular Vesicles

材料科学 纳米技术 生物传感器 细胞外小泡 超分子化学 DNA纳米技术 DNA 纳米生物技术 自愈水凝胶 纳米颗粒 生物物理学 细胞生物学 生物 化学 生物化学 高分子化学 结晶学 晶体结构
作者
Jianpu Tang,Zhen Cui,Qian Li,Bin Ke,Peifeng Liu,Dayong Yang,Chi Yao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (2) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/adfm.202512115
摘要

Abstract Cancer‐associated extracellular vesicles (EVs) are promising as liquid biopsy biomarkers for early cancer diagnosis to reduce cancer‐related mortality, yet their clinical utility remains hampered by cumbersome workflows and insufficient diagnostic accuracy. Herein, these limitations are addressed with a DNA nanotechnology‐engineered supramolecular hydrogel biosensor that integrates EV recognition, isolation, enrichment, and detection into a rapid assay (30 min vs hours for conventional methods). The biosensor leverages a sequence‐programmable DNA hydrogel matrix, constructed via gene‐like precision in supramolecular assembly, to spatially organize polyvalent aptamers for efficient EV capture. Crucially, the cancer‐associated miRNA‐21 and membrane protein epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) synergistically trigger cascaded assembly of DNA probes, generating three‐color fluorescence signals for semi‐quantitative dual‐marker analysis. Remarkably, the biosensor demonstrates exceptional correlation with gold‐standard techniques methods, with Pearson's coefficients of 0.987 for miRNA‐21 and 0.999 for EpCAM. The dual‐marker approach minimizes false negatives and achieves 100% accuracy in distinguishing breast cancer patients from healthy donors in serum samples. By unifying molecular recognition, signal amplification, and multiplexed detection in a single material platform, this work advances EV‐based liquid biopsy through a chemistry‐driven design, offering a scalable, rapid, and ultrasensitive tool for early cancer diagnosis.
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