In dieser Arbeit wird eine vierdimensionale systematische Bewertungsstrategie entwickelt, die die inhärente Fähigkeit von Materialien zur Entfernung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und den Beitrag der zielgerichteten Verstärkung unterscheiden kann. Durch die Kombination zellfreier chemischer Methoden und Bewertung auf Zellebene wird die antioxidative Funktion von nukleinsäureaptamer-funktionalisierten Nanomaterialien systematisch aus vier Dimensionen beurteilt: molekulare Bindung, Zellaufnahme, intrinsische ROS-Entfernung und Zellschutz. Mesoporöse hohle Silica-Nanopartikel (MSN) mit Mangandotierung wurden mittels Sol-Gel- und Hydrothermalverfahren hergestellt. Nach Modifikation mit Polyallylaminhydrochlorid (PAH) erfolgte die sequenzielle kovalente Kopplung von 4-Hydroxy-2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyl-Nitroxid-Radikal (Tempol) und einem nukleinsäurebasierten Aptamer, das den Rezeptor für fortgeschrittene Glykationsendprodukte (RAGE) gezielt anspricht, wodurch das Aptamer-funktionalisierte ROS-entfernende Nanokomposit TMSN@Apt erfolgreich hergestellt wurde. Die hergestellten Materialien wurden mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), STEM-EDS-Mapping und Zeta-Potential charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass MSN eine kugelförmige hohle Struktur mit einer Partikelgröße von (87,94 ± 11,14) nm aufweisen, mit sichtbaren mesoporösen Kanälen in der Schale sowie einer gleichmäßigen Verteilung der Elemente Mn, O und Si in der Schale. Das Zeta-Potential stieg von (23,0 ± 0,3) mV nach PAH-Modifikation auf (30,3 ± 1,1) mV nach Tempol-Bespritzung und sank nach Apt-Kopplung auf (-2,1 ± 0,3) mV, was die erfolgreiche Modifikation aller Komponenten bestätigte. Die Durchflusszytometrie zeigte eine etwa 12,4-fache Steigerung der Fluoreszenzbindung von TMSN@Apt an das RAGE-Protein im Vergleich zur zufälligen Kontrollsequenz und eine konzentrationsabhängige Bindung an RAGE-hochexprimierende alveolare Epithelzellen MLE-12. Die konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie zeigte, dass TMSN@Apt über RAGE in die Zellen aufgenommen wurde, während im Kontrollgruppenzelltyp mit zufälliger Sequenz kein signifikanter Materialsignalnachweis erfolgte. Die ROS-Entfernungs-Plattformkonzentration von TMSN@Apt betrug im zellfreien System 0,2 mg/mL, während auf Zellebene nur 0,05 mg/mL ausreichte, um das intrazelluläre ROS signifikant zu senken. Die Positivrate sank von (82,30 ± 1,91)% auf (13,93 ± 1,33)% und die Apoptoserate wurde von (20,94 ± 2,18)% auf (7,85 ± 0,61)% reduziert. Die Wirkkonzentration lag signifikant unter der Plattformkonzentration des zellfreien Systems, was ein Konzentrations-Wirkungs-Gewinnverhältnis aufgrund der aptamervermittelten zielgerichteten Anreicherung offenbart. Die vierdimensionale Bewertungsstrategie ermöglicht eine differenzierte Bewertung der inhärenten ROS-Entfernungskapazität des Materials und des Beitrags der zielgerichteten Verstärkung und bietet eine methodische Referenz für die präzise Bewertung der antioxidativen Leistung zielgerichteter Nanomaterialien sowie zur Optimierung der biologischen Dosierung.

Nukleinsäureaptamere;Nanomaterialien;zielgerichtete Erkennung;antioxidative Aktivität;Entfernung reaktiver Sauerstoffspezies