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基于核酸适配体封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放研究

基于核酸适配体封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放研究

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作者：赵应香湖南大学

学位级别：硕士

目标响应药物控制释放体系可以实现药物在目标部位的释放，有利于提高药效，降低药物的毒副作用，在肿瘤治疗和医疗保健等方面具有诱人的应用潜力和广阔的应用前景。在目标刺激响应控制释放体系的设计中，载体和封堵剂的选择极其重要。M... 详细信息

目标响应药物控制释放体系可以实现药物在目标部位的释放，有利于提高药效，降低药物的毒副作用，在肿瘤治疗和医疗保健等方面具有诱人的应用潜力和广阔的应用前景。在目标刺激响应控制释放体系的设计中，载体和封堵剂的选择极其重要。MCM-41型介孔二氧化硅纳米颗粒（MSN）具有两端开口的平行孔道，易于装载和释放药物，是一种良好的药物载体。核酸适配体（aptamer）作为一种特殊的核苷酸链，不仅具有构型多样性和良好的生物相容性，而且能与目标分子进行特异性结合，适合用来设计目标响应的控制释放体系。基于此，本论文以MSN为载体，aptamer作为识别和封堵分子，利用dna链之间的互补配对性质，构建了基于aptamer介导的三明治dna和三螺旋dna封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放体系，包括以下两个方面的工作：一、基于aptamer构建三明治dna封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放体系本工作选择aptamer作为识别分子，利用两段5’端炔基修饰的短单链dna（臂ssdna1和臂ssdna2）与ATP-aptamer互补杂交形成三明治结构，然后通过环加成反应将臂ssdna1和臂ssdna2共价连接到叠氮基团功能化的介孔二氧化硅纳米颗粒表面，从而把与之互补的ATP-aptamer固定到颗粒表面，构建了一种新型的aptamer介导三明治结构dna封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放体系。以联钌吡啶染料分子作为模式客体分子，考察了该体系的控制释放行为。在没有ATP存在时，7小时内染料的释放量不足10%。在20mM ATP的条件下，aptamer被竞争走，柔性臂ssdna1和臂ssdna2无法继续封堵介孔，7小时内83%的染料分子被释放。更重要的是，该体系不但对外源的ATP有响应，而且对从活细胞中提取的ATP有响应。实验研究表明该体系对ATP具有很好的刺激响应性，当该体系运载上药物分子时，有望实现其在药物控制释放领域的应用。同时，通过使用其他目标分子的aptamer作为封堵剂，可以设计更多目标响应控制释放体系。二、基于aptamer构建三螺旋dna封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放体系三链dna是三条核苷酸链以氢键结合形成的dna分子。通常的三链dna是第三条核苷酸链插入到W-C双螺旋结构的大沟中，平行或反平行缠绕在一起形成，称三螺旋dna。本工作选择含有ATP-aptamer的三螺旋dna作为封堵分子，MSN作为载体，首次设计了一种三螺旋dna封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放体系。首先，把ATP-aptamer两端各延长7个碱基，然后延长的碱基与炔基修饰的短单链dna（ssdna）杂交形成三螺旋结构。再通过环加成反应将炔基修饰的ssdna共价连接到叠氮基团功能化的介孔二氧化硅纳米颗粒表面，从而将aptamer固定到颗粒表面，获得aptamer介导三螺旋dna封堵介孔二氧化硅的ATP响应控制释放体系。选择联钌吡啶染料分子作为模式客体分子，考察了该体系的目标刺激响应控制释放行为。在没有ATP存在时，7小时内染料释放率仅为7%。在10mM ATP的刺激作用下，aptamer被竞争走，柔性的ssdna无法继续封堵介孔，7小时内90%的染料分子被释放。实验结果表明，该体系的封堵效果和ATP刺激响应性在同等条件下比双链dna更好，拓展了aptamer在控制释放领域及生物分析检测中的应用。

关键词： ATP aptamer 介孔二氧化硅控制释放三明治dna 三螺旋dna

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