Unraveling the interaction between doxorubicin and DNA origami nanostructures for customizable chemotherapeutic drug release
Julkaisuvuosi
2021
Tekijät
Ijäs, Heini; Shen, Boxuan; Heuer-Jungemann, Amelie; Keller, Adrian; Kostiainen, Mauri A.; Liedl, Tim; Ihalainen, Janne A.; Linko, Veikko
Tiivistelmä
Doxorubicin (DOX) is a common drug in cancer chemotherapy, and its high DNA-binding affinity can be harnessed in preparing DOX-loaded DNA nanostructures for targeted delivery and therapeutics. Although DOX has been widely studied, the existing literature of DOX-loaded DNA-carriers remains limited and incoherent. Here, based on an in-depth spectroscopic analysis, we characterize and optimize the DOX loading into different 2D and 3D scaffolded DNA origami nanostructures (DONs). In our experimental conditions, all DONs show similar DOX binding capacities (one DOX molecule per two to three base pairs), and the binding equilibrium is reached within seconds, remarkably faster than previously acknowledged. To characterize drug release profiles, DON degradation and DOX release from the complexes upon DNase I digestion was studied. For the employed DONs, the relative doses (DOX molecules released per unit time) may vary by two orders of magnitude depending on the DON superstructure. In addition, we identify DOX aggregation mechanisms and spectral changes linked to pH, magnesium, and DOX concentration. These features have been largely ignored in experimenting with DNA nanostructures, but are probably the major sources of the incoherence of the experimental results so far. Therefore, we believe this work can act as a guide to tailoring the release profiles and developing better drug delivery systems based on DNA-carriers.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti
Kustantaja
Volyymi
49
Numero
6
Sivut
3048-3062
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
2
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €
3200
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi
2021
Muut tiedot
Tieteenalat
Nanoteknologia; Biokemia, solu- ja molekyylibiologia
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1093/nar/gkab097
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä