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(shù)的不斷發(fā)展，各種結(jié)構(gòu)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(lǐng)域。新技術(shù)、新方法的不斷涌現(xiàn)，推動了納米材料的發(fā)展和應(yīng)用。其中，介孔二氧化硅由于其高度有序的介孔結(jié)構(gòu)、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(yīng)用于藥物控釋及分析檢測領(lǐng)域。目前，已發(fā)展的刺激響應(yīng)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(yīng)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(luò)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(guān)研究薄弱。鑒于此，本論文以介孔二氧化硅為載體，結(jié)合單鏈寡聚脫氧核苷酸（單鏈DNA）的分子構(gòu)型多樣、合成簡單等優(yōu)

3、勢，構(gòu)建了細胞內(nèi)自響應(yīng)的藥物控制釋放體系。另外，結(jié)合芬頓反應(yīng)的特點，設(shè)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(yīng)，構(gòu)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(guān)，從而能滿足不同GSH濃度下的刺激響應(yīng)釋放。
　　二、DNA介導GSH響應(yīng)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(chǔ)上，構(gòu)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(zhuǎn)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）?？疾炝薌SH刺激響應(yīng)下的熒光恢復及藥物釋放效率，成功將其應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(gòu)建了過氧化氫的傳感器。通過熒光成像，該傳感器成功應(yīng)用于原位檢測活體內(nèi)的H2O2。
　　四、DNA介導H2O2響應(yīng)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(chǔ)上，構(gòu)建了一種基于H2O2刺激響應(yīng)的靶向可視化藥物控制