摘要: 核酸是生命体内生物信息储藏及转化的媒介，然而近年来，其作为结构性材料的潜力正逐渐被开发出来，化学家及物理学家们正在积极探索及开发新的DNA或RNA序列，从而实现了之前未曾发现的新功能。在生物医学诊断及药物传递载体应用方面，可根据生物环境... 展开 核酸是生命体内生物信息储藏及转化的媒介，然而近年来，其作为结构性材料的潜力正逐渐被开发出来，化学家及物理学家们正在积极探索及开发新的DNA或RNA序列，从而实现了之前未曾发现的新功能。在生物医学诊断及药物传递载体应用方面，可根据生物环境应激性响应以变换自身性质的生物材料是该领域研究的重点。其中，这种应激性变换调控的一个重要目的就是能够将具有生物识别功能的配体藏匿于高分子或纳米粒子内部，使之处于“休眠”或“关闭”状态，然而特定生物信号的刺激可以打破这种“休眠”状态，从而使功能基团暴露于环境中。在该研究中，首先单链DNA（ssDNA）可以通过“零长度”交联剂（zero-length crosslinker）与聚乙二醇（PEG）偶联；该偶合物进而可以与另一条碱基部分互补配对且修饰有胆固醇及功能基团（ Biotin或6-FAM）的ssDNA杂交，从而形成脂质-DNA-高分子两亲性偶合物。生物偶合反应采用反相高效液相色谱（RP-HPLC）仪分析及纯化，反应产率在50%至70%之间；产物采用聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）技术及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）表征。该偶合物在水溶液中可自组装成藏匿靶向基团的胶束结构；而该结构中的“立足点”（Toehold）序列使得外源性的另一条寡核苷酸链能够通过 DNA链置换反应竞争性地将靶向基团暴露于环境中，从而实现了该结构的核酸敏感型变化。胶束的自组装只需通过简单的混合就可实现，其临界胶束浓度（CMC）测定为19.69 nM。胶束的粒径分布及形态学大小可以通过动态光散射（DLS）技术、透射电子显微镜（TEM）及原子力显微镜（AFM）测定及观察，其平局粒径大约为20 nm左右。另外，荧光共振能力转移（FRET）技术及PAGE电泳均表明该结构中的碱基对“条形码”序列可以确保只有特异性的寡核苷酸序列能够“打开”胶束，从而暴露靶向基团。最后，生物素-亲和素（Biotin-avidin）捕获法阐明了该结构具有剂量依赖性的生物识别功能。 总之，该研究所构建的 DNA胶束可以实现程序化的“开启”功能，从而释放藏匿于其中的生物靶向功能基团。这种“智能”型的动态 DNA变化材料表明运用该思路设计的类似材料可以被继续开发并用于医学诊断及治疗领域。 收起