DNA介導的功能化介孔二氧化硅的藥物控釋與生物傳感研究.pdf

1、隨著納米技術的不斷發(fā)展，各種結構和性能優(yōu)良的納米材料已經(jīng)滲入到生命科學、藥學、臨床醫(yī)學及化工等研究領域。新技術、新方法的不斷涌現(xiàn)，推動了納米材料的發(fā)展和應用。其中，介孔二氧化硅由于其高度有序的介孔結構、超高的比表面積、巨大的比孔容及表面易功能化等優(yōu)勢，已廣泛應用于藥物控釋及分析檢測領域。目前，已發(fā)展的刺激響應控制釋放和分析檢測體系通常采用共價或非共價的方法封堵介孔。然而，納米塞的合成、修飾及其封堵介孔等操作繁瑣、過程不可控。此外，通過化

2、學反應切斷鏈接劑，如還原切斷二硫鍵，易產(chǎn)生有毒的硫醇，導致在生物體內(nèi)產(chǎn)生毒副作用。其次，通過靜電吸附或主客體包絡作用等非共價組裝的方式封堵介孔，具有制備簡單、操作可控等優(yōu)勢，但封堵劑與介孔二氧化硅的親合力較弱，在復雜的生物環(huán)境中不穩(wěn)定，易產(chǎn)生藥物泄漏等不足。再次，示蹤藥物的傳輸與釋放過程可為按需給藥和個性化治療提供保障，但其相關研究薄弱。鑒于此，本論文以介孔二氧化硅為載體，結合單鏈寡聚脫氧核苷酸（單鏈DNA）的分子構型多樣、合成簡單等優(yōu)

3、勢，構建了細胞內(nèi)自響應的藥物控制釋放體系。另外，結合芬頓反應的特點，設計了一種活體內(nèi)原位檢測過氧化氫的介孔二氧化硅傳感器。主要研究內(nèi)容如下:
　　一、DNA介導原位可控生長銀納米顆粒功能化介孔二氧化硅的研究
　　針對共價和非共價方式封堵介孔的不足，以及谷胱甘肽(GSH)化學切斷二硫鍵產(chǎn)生有毒巰基化合物的問題，提出以DNA為模板原位生長銀納米顆粒，同時封堵介孔二氧化硅的新策略。利用銀納米顆粒與生物硫醇如GSH及半胱氨酸(Cys

4、)之間的強烈親和力，通過GSH與銀納米顆粒特殊的巰基-銀反應，構建了介孔二氧化硅控制釋放體系。同時，生成的銀納米顆粒的粒徑可控，且其粒徑、GSH濃度和藥物釋放效率相關，從而能滿足不同GSH濃度下的刺激響應釋放。
　　二、DNA介導GSH響應的功能化介孔二氧化硅的可視化藥物控釋研究
　　在上述工作的基礎上，構建了一種基于介孔二氧化硅的可視化靶向藥物控制釋放體系，為按需給藥和個性化治療提供思路。通過熒光共振能量轉移原理(FRET

5、)，銀納米顆粒淬滅DNA模板上熒光團的熒光。同時，在銀納米顆粒表面共價修飾聚乙二醇(PEG)及靶標物如核酸適配體（aptamer）。考察了GSH刺激響應下的熒光恢復及藥物釋放效率，成功將其應用于活細胞和活體腫瘤內(nèi)的成像與治療。該體系顯著提高了抗腫瘤藥物的化療效果并降低其毒副作用。
　　三、DNA介導分子自組裝功能化介孔二氧化硅的活體內(nèi)H2O2成像分析
　　針對目前芬頓反應檢測過氧化氫(H2O2)的策略僅局限于緩沖溶液或細胞裂

6、解液的問題，提出了利用芬頓反應原位檢測細胞和活體內(nèi)H2O2的方法。以介孔二氧化硅為載體包埋二茂鐵，將標記熒光團的單鏈DNA共價交聯(lián)在介孔二氧化硅表面，而后原位組裝二萘嵌苯衍生物(PTAD)封堵介孔，構建了過氧化氫的傳感器。通過熒光成像，該傳感器成功應用于原位檢測活體內(nèi)的H2O2。
　　四、DNA介導H2O2響應的功能化介孔二氧化硅的可視化藥物控釋研究
　　在上述工作的基礎上，構建了一種基于H2O2刺激響應的靶向可視化藥物控制