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Multifunctional Nanoparticles by Coordinative Self-Assembly of His-Tagged Units with Metal–Organic Frameworks
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-02-06 , DOI: 10.1021/jacs.6b11934
Ruth Röder 1 , Tobias Preiß 2 , Patrick Hirschle 3 , Benjamin Steinborn 1 , Andreas Zimpel 3 , Miriam Höhn 1 , Joachim O. Rädler 2 , Thomas Bein 3 , Ernst Wagner 1 , Stefan Wuttke 3 , Ulrich Lächelt 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-02-06 , DOI: 10.1021/jacs.6b11934
Ruth Röder 1 , Tobias Preiß 2 , Patrick Hirschle 3 , Benjamin Steinborn 1 , Andreas Zimpel 3 , Miriam Höhn 1 , Joachim O. Rädler 2 , Thomas Bein 3 , Ernst Wagner 1 , Stefan Wuttke 3 , Ulrich Lächelt 1
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Self-assembly of individual units into multicomponent complexes is a powerful approach for the generation of functional superstructures. We present the coordinative interaction of oligohistidine-tags (His-tags) with metal-organic framework nanoparticles (MOF NPs). By this novel concept, different molecular units can be anchored on the outer surface of MOF NPs in a self-assembly process generating multifunctional nanosystems. The article focuses on two main objectives: first, the detailed investigation of the assembly process and fundamental establishment of the novel functionalization concept; and second, its subsequent use for the development of biomacromolecule (e.g., peptides and proteins) delivery vehicles. Three exemplary MOF structures, MIL-88A, HKUST-1, and Zr-fum, based on different metal components, were selected for the external binding of various His-tagged synthetic peptides and recombinant or chemically H6-modified proteins. Evidence for simultaneous assembly of different functional units with Zr-fum MOF NPs as well as their successful transport into living cells illustrate the promising potential of the self-assembly approach for the generation of multifunctional NPs and future biological applications. Taking the high number of possible MOF NPs and different functional units into account, the reported functionalization approach opens great flexibility for the targeted synthesis of multifunctional NPs for specific purposes.
中文翻译：
通过具有金属-有机框架的 His 标记单元的协调自组装的多功能纳米粒子
将单个单元自组装成多组分复合体是生成功能性上层结构的有效方法。我们展示了寡聚组氨酸标签（His 标签）与金属有机骨架纳米粒子（MOF NPs）的协同相互作用。通过这个新概念，不同的分子单元可以在自组装过程中锚定在 MOF NPs 的外表面上，从而产生多功能纳米系统。文章主要关注两个主要目标：第一，对组装过程的详细调查和新型功能化概念的基本建立；其次，它随后用于开发生物大分子（例如，肽和蛋白质）递送载体。三种示例性 MOF 结构，MIL-88A、HKUST-1 和 Zr-fum，基于不同的金属成分，被选择用于各种带有 His 标签的合成肽和重组或化学 H6 修饰蛋白的外部结合。不同功能单元与 Zr-fum MOF NPs 的同时组装以及它们成功运输到活细胞中的证据说明了自组装方法在生成多功能 NPs 和未来生物应用方面的潜力。考虑到大量可能的 MOF NPs 和不同的功能单元，报告的功能化方法为针对特定目的的多功能 NPs 的靶向合成提供了极大的灵活性。不同功能单元与 Zr-fum MOF NPs 的同时组装以及它们成功运输到活细胞中的证据说明了自组装方法在生成多功能 NPs 和未来生物应用方面的潜力。考虑到大量可能的 MOF NPs 和不同的功能单元，所报告的功能化方法为针对特定目的的多功能 NPs 的靶向合成提供了极大的灵活性。不同功能单元与 Zr-fum MOF NPs 的同时组装以及它们成功运输到活细胞中的证据说明了自组装方法在生成多功能 NPs 和未来生物应用方面的潜力。考虑到大量可能的 MOF NPs 和不同的功能单元，所报告的功能化方法为针对特定目的的多功能 NPs 的靶向合成提供了极大的灵活性。
更新日期：2017-02-06
中文翻译：
通过具有金属-有机框架的 His 标记单元的协调自组装的多功能纳米粒子
将单个单元自组装成多组分复合体是生成功能性上层结构的有效方法。我们展示了寡聚组氨酸标签（His 标签）与金属有机骨架纳米粒子（MOF NPs）的协同相互作用。通过这个新概念，不同的分子单元可以在自组装过程中锚定在 MOF NPs 的外表面上，从而产生多功能纳米系统。文章主要关注两个主要目标：第一，对组装过程的详细调查和新型功能化概念的基本建立；其次，它随后用于开发生物大分子（例如，肽和蛋白质）递送载体。三种示例性 MOF 结构，MIL-88A、HKUST-1 和 Zr-fum，基于不同的金属成分，被选择用于各种带有 His 标签的合成肽和重组或化学 H6 修饰蛋白的外部结合。不同功能单元与 Zr-fum MOF NPs 的同时组装以及它们成功运输到活细胞中的证据说明了自组装方法在生成多功能 NPs 和未来生物应用方面的潜力。考虑到大量可能的 MOF NPs 和不同的功能单元，报告的功能化方法为针对特定目的的多功能 NPs 的靶向合成提供了极大的灵活性。不同功能单元与 Zr-fum MOF NPs 的同时组装以及它们成功运输到活细胞中的证据说明了自组装方法在生成多功能 NPs 和未来生物应用方面的潜力。考虑到大量可能的 MOF NPs 和不同的功能单元，所报告的功能化方法为针对特定目的的多功能 NPs 的靶向合成提供了极大的灵活性。不同功能单元与 Zr-fum MOF NPs 的同时组装以及它们成功运输到活细胞中的证据说明了自组装方法在生成多功能 NPs 和未来生物应用方面的潜力。考虑到大量可能的 MOF NPs 和不同的功能单元，所报告的功能化方法为针对特定目的的多功能 NPs 的靶向合成提供了极大的灵活性。
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