[发明专利]一种[2]-网状索烃DNA单层阵列的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种[2]‑网状索烃的DNA单层阵列的制备方法及其应用，属于纳米材料技术领域。本发明在DNA纳米技术理论基础上设计了DNA单层阵列，该阵列结构由两种含有回文片段的DNA链自组装形成。DNA单层阵列除了具有良好的生物相容性和核酸酶稳定性外，还能在没有共载体的情况下高效地进入不同的哺乳动物细胞。给长有肿瘤的小鼠全身给药后，DNA单层阵列可以优先在肿瘤组织中积累，不需要靶向配体。简单高效的组装、独特的结构特点和生物系统中的优势表明，DNA单层阵列是一种很有前途的DNA纳米平台，可用于肿瘤监测和靶向给药。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种[2]-网状索烃的DNA单层阵列的制备方法及其应用。

背景技术

核酸作为一种多用途的遗传物质，可以通过Watson-Crick碱基配对原理用于纳米级自组装结构的构建。由于高的杂交特异性、突出的可编程性和广泛的序列多样性，在过去的30年里，科学家们已经合成出各种人造DNA纳米材料，包括一维纳米管、复杂的二维晶格或阵列、离散型的三维结构等。这些材料在生物应用中，如分子成像、治疗诊断和药物输送中具有巨大的潜力。然而，尽管一维和三维结构，如DNA纳米线或纳米管、DNA折纸、DNA球形结构和DNA多面体结构，已经在生物医学应用领域引起研究人员相当大的兴趣，并且最近在二维DNA纳米结构方面也取得了重大进展，但在二维结构的分子成像和药物传递方面却很少受到关注。这可能是因为：与球形DNA纳米结构或DNA刚性多面体相比，使用现有的DNA纳米技术组装而成的大型二维结构在复杂的生物环境中非常不稳定。由于静电排斥的原因大型二维结构很难进入细胞。因此，开发基于DNA阵列的全身给药平台仍然是一个巨大的挑战。

为了确保在体内系统的适用性，人工DNA纳米结构应满足以下几个要求：(1)高细胞摄取效率且不干扰细胞行为。因此，纳米结构需要能够在不使用转染试剂或不破坏细胞膜(如电穿孔和超声)的情况下有效地进入细胞，因为这些情况通常会导致细胞活性下降。(2)足够的核酸酶稳定性，高信号传导活性和药物有效负载能力。这样，纳米药物可以到达目标细胞并提供足够的药物浓度，还可以通过信号来评估药物的体内动态行为和治疗功效。(3)优秀的区分健康组织和病变组织的能力。以前的DNA纳米粒子的靶向特性很大程度上依赖于细胞靶向配体。虽然不同类型的细胞，如健康细胞和病变细胞，理论上都会表达独特的表面受体，但可用的靶向配体数量有限，限制了DNA纳米结构在医学诊断和治疗中的应用。

基于上述原因，我们构建了一种网状索烃的DNA单层阵列，它适合用于癌变组织的筛选和靶向治疗。因为它只包含两种含有回文片段的环化的DNA环，因此我们将这种DNA阵列命名为[2]-网状索烃的DNA单层阵列（即[2]GDA）。它的组装过程仅包含序列的混合和退火两个步骤，在两小时内即可完成。这种DNA阵列结构除了具有良好的生物相容性和核酸酶稳定性外，还能在没有共载体的情况下高效地进入哺乳动物细胞。给荷瘤小鼠全身给药后，[2]GDA不需要靶向配体便可以优先在肿瘤组织中积累。简单高效的组装、独特的结构特点和生物系统中的优势表明[2]GDA是一种可用于肿瘤监测和靶向给药的很有前途的DNA纳米平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种[2]-网状索烃的DNA单层阵列的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种[2]-网状索烃的DNA单层阵列的制备方法：

（1）首先在ATP和PNK的帮助下，分别对参与组装的两条DNA链的5ʹ端进行磷酸化，然后加热灭活PNK酶，获得DNA链1和DNA链2溶液，静置4小时后备用；所述DNA链具有回文结构区域；