In recent years, significant progress has been made in the development of nanomedicines. Nanosystems for targeted drug delivery are a class of nanomaterials capable of delivering drugs to specific cellular locations, achieving precise, efficient, and safe treatments. Currently, a common approach for cancer-targeted nanotechnology-based drug delivery is to modify the nanoparticle surface with cell-targeting ligands. However, ligand-adorned nanoparticles may also be uptaken by normal tissues. Furthermore, due to significant variation in receptor expression levels between cancers and individuals, there is a lack of suitable, precise ligands for each individual case. MicroRNAs (miRNAs) are intrinsic non-coding small RNA molecules. It has been observed that cancer-related miRNA is overexpressed at cancer sites. Hence, the combination of miRNA targeting strategies and the traditional receptor-mediated targeting should be a promising approach for more precise cancer therapy. DNA materials possess extensive utility in construction of gene-responsive materials. Among them, dynamic DNA nanotechnology allows for the miRNAresponsive self-assembly of therapeutic oligonucleotides within cells, thereby unleashing sophisticated therapeutic and diagnostic functionalities. Hence, through construction of miRNA-responsive DNA materials, dynamic DNA nanotechnology could contribute to targeted therapies. In this dissertation, we have studied precise cancer treatment by designing miRNA-targeted DNA nanomaterials and combining them with traditional receptor-mediated targeting techniques. First, nanomaterials were developed to validate their receptor-targeted therapeutic ability. Second, a miRNA-21- responsive DNA nanogel system was built to explore the feasibility of miRNA- 21-responsive nanomaterials for targeted cancer therapy. Third, to achieve dual systems that are simultaneously receptor-targeting and miRNAresponsive, DNAzymes (man-made DNA sequence that can cleave target RNA molecules at specific sites) were innovatively transformed into miRNAresponsive entities and encapsulated within arginylglycylaspartic acid (RGD)-targeted micelle systems. This achieved carrier-mediated receptor targeting as well as DNAzyme-mediated miRNA-21-targeting capabilities. The results indicated the ability of this system to distinctly discriminate between cancerous tissues and adjacent healthy tissues, thereby potentially achieving precise targeted therapy. Finally, to reduce the cost and complexity of DNA nanomaterials, we developed DNA-metal self-assembly techniques. From a materials perspective, we simplified the construction of DNA materials, which is instrumental in advancing their clinical translation.

De senaste åren har betydande framsteg gjorts inom utvecklingen av nanomediciner. Nanosystem för riktad läkemedelsleverans är en typ av nanomaterial som kan leverera läkemedel till specifika cellplatser och uppnå exakta, effektiva och säkra behandlingar. För närvarande är en vanlig metod för cancerriktad nanoteknikbaserad läkemedelsleverans att modifiera nanopartikelns yta med cellriktande ligander. Dock kan liganddekorerade nanopartiklar även tas upp av normala vävnader. Dessutom, på grund av betydande variation i receptorexpressionsnivåer mellan cancerformer och individer, finns det brist på lämpliga, precisa ligander för varje individuellt fall. MikroRNA (miRNA) är intrinsiska icke-kodande små RNA-molekyler. Det har observerats att cancerrelaterat miRNA är överuttryckt vid cancerlokaler. Därför bör kombinationen av miRNA-riktade strategier och den traditionella receptor-medierade riktningen vara ett lovande tillvägagångssätt för mer precisa cancerterapier. DNA-material har omfattande användning inom konstruktionen av genresponsiva material. Bland dem möjliggör dynamisk DNA-nanoteknik miRNA-responsiv självmontering av terapeutiska oligonukleotider inom celler och därigenom släpper loss sofistikerade terapeutiska och diagnostiska funktioner. Således kan dynamisk DNA-nanoteknik genom konstruktion av miRNA-responsiva DNA-material bidra till riktade terapier. I denna avhandling har vi studerat exakt cancerbehandling genom att designa miRNA-riktade DNA-nanomaterial och kombinera dem med traditionella receptormedierade riktningstekniker. För det första utvecklades nanomaterial för att validera deras receptormålade terapeutiska förmåga. För det andra byggdes ett miRNA-21-responsivt DNA-nanogelsystem för att utforska möjligheten med miRNA-21-responsiva nanomaterial för riktad cancerterapi. För det tredje, för att uppnå dubbla system som samtidigt är receptormålade och miRNA-responsiva, omvandlades DNAzymer (konstgjord DNA-sekvens som kan klippa mål-RNA-molekyler på specifika platser) innovativt till miRNA-responsiva enheter och inkapslades inom arginylglycylaspartat (RGD)-målade micellsystem. Detta uppnådde bärarmedierad receptormålning samt DNAzym-medierad miRNA-21-målning. Resultaten indikerade förmågan hos detta system att tydligt särskilja mellan cancer vävnader och intilliggande friska vävnader, därigenom potentiellt uppnå precision inriktad terapi. Slutligen, för att minska kostnaderna och komplexiteten hos DNA-nanomaterial utvecklade vi DNAmetallsjälvmonteringstekniker. Ur ett materialperspektiv förenklade vi konstruktionen av DNA-material, vilket är väsentligt för att främja deras kliniska översättning.