[发明专利]由ATP和H2

说明书

本发明公开了由ATP和Hsubgt;2/subgt;S协同触发的Ag NPs‑DOX‑DNA水凝胶及其制备方法和应用，所述水凝胶为温敏型，包括：DOX、Ag NPs和DNA hydrogel；其中DNA hydrogel包括ATP aptamer、cDNA和N‑异丙基丙烯酰胺；所述ATP aptamer的序列为SEQ ID NO.1：CACCTGGGGGAGTATTGCGGAGGAAGG‑Acrydite，cDNA的序列为SEQ ID NO.2：CTCCCCCAGGTGTTT‑Acrydite。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述Ag NPs‑DOX‑DNA水凝胶首次提出应用ATP和Hsubgt;2/subgt;S作为靶向释放DOX和Ag NPs成像与治疗CRC的生物标志物组，成功应用于人结肠癌HCT 116细胞的特异性成像，实现了CRC细胞的双重治疗，具有良好的特异性和实用性；(2)所述Ag NPs‑DOX‑DNA水凝胶具有良好的生物相容性，能够为CRC的诊疗提供一种安全有效的策略。

技术领域

本发明属于癌症治疗技术领域，涉及一种CRC诊断和治疗系统，具体为由ATP和H₂S协同触发的Ag NPs-DOX-DNA水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

结直肠癌(CRC)诊疗的传统方法包括内窥镜观察、手术切除、药物化疗和放疗。然而入侵式检查和手术通常会给患者带来痛苦的体验，影响患者的生活质量，而且易造成肿瘤的复发和转移。化疗和放疗的副作用也很明显，例如盲目地药物治疗会使癌细胞产生耐药性；此外，无差别地药物释放会导致正常细胞的损伤。

近些年，基于DNA的水凝胶作为药物传递工具吸引了众多科研学者的注意。寡核苷酸之间通过碱基互补配对发生交联，能够形成高度稳定的三维网状结构，这种凝胶能够承担药物运输的作用，并允许在特定的环境下通过瓦解支架达到药物释放的目的。例如，在Chen等人的一项研究中开发了一种使用核酸发夹构成的水凝胶涂层金属有机框架(MOF)材料，其中发夹链包含腺嘌呤三磷酸腺苷(ATP)的适配体序列。在肿瘤微环境中ATP的作用使得水凝胶涂层被降解，靶向性地释放MOF材料中包裹的药物。除此之外，可以通过聚丙烯酰胺等化学惰性聚合物充当DNA网络的骨架，达到调节水凝胶在固液态之间转变的目的。

为了增强药物的靶向性释放，需要充分利用CRC的生物标志物。ATP是细胞内能量的主要来源，是肿瘤微环境的主要组成成分之一，对癌细胞的生长、运动、扩散以及抗肿瘤免疫应答等具有重要的影响。研究表明，ATP在细胞内的含量约为细胞外含量的106倍，在肿瘤微环境中的含量为100-500μM，远超于非肿瘤组织的10-100nM，所以ATP可作为指示CRC发生的生物标志物之一。然而，单一的生物标志物对CRC的指向性不足，缺乏特异性。硫化氢(H₂S)被认为是继一氧化氮和一氧化碳后的第三种内源性气体信号分子，在人体内参与多种生理和病理过程，如抗氧化、抗炎症、糖尿病和阿尔兹海默症等。内源性H₂S通常是经过酶促反应生成，尤其是在CRC中胱硫氨酸β-合成酶(cysteine-β-synthase，CBS)的作用下会产生大量H₂S，因此内源性H₂S往往被视为CRC的生物标志物。

另外，有研究发现CRC组织高表达的H₂S会促进癌细胞的增殖，诱导肿瘤的发生，因此对CRC组织的H₂S进行清除是有必要的。现有技术中已经有很多纳米材料被证明对H₂S具有清除效果，如ZnO、Cu₂O、Fe₃O₄等。与这些金属氧化物相比，银纳米粒子(Ag NPs)具有更低的细胞毒性和更高的生物相容性，是一种生物体内通常被使用的功能纳米材料。Bi等人报道了一种H₂S响应的SiO₂@Ag探针用于CRC的近红外/光声双模式特异性成像，其中Ag能够与内源性H₂S进行硫化反应，在原位生物合成后转化为SiO₂@Ag₂S，因此Ag NPs可被用作于H₂S清除的材料。