[發明專利]DNA折紙結構、其閉合和釋放方法及作為藥物載送系統應用

在審

• 申請號: 202010916613.5
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112143727A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 潘林強;廖康超;徐飛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C12N15/11
• 分類號: C12N15/11;C12N15/10;A61K9/51;A61K47/26;A61K47/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳;李智

本發明涉及DNA折紙結構、其閉合和釋放方法及作為藥物載送系統應用，屬于DNA納米載藥技術領域。該DNA折紙結構為DNA四面體，含有三個邊三角形折紙和一個中心三角形折紙，中心三角形折紙的三條邊分別與邊三角形折紙連接；中心三角形折紙和邊三角形折紙的骨架鏈均為M13噬菌體的環狀單螺旋DNA鏈；中心三角形折紙和邊三角形折紙通過各自內部訂書釘鏈與各自骨架鏈進行堿基互補配對而咬合；中心三角形折紙通過連接訂書釘鏈與邊三角形折紙的連接訂書釘鏈互補配對；中心三角形折紙和邊三角形折紙通過捕獲鏈來捕獲納米金顆粒，邊三角形折紙通過納米金顆粒的牽引而與中心三角形折紙形成立體的四面體折紙結構。本發明提高了藥物的裝載效率。

技術領域

本發明涉及DNA納米載藥技術領域，更具體地，涉及DNA折紙結構、其閉合和釋放方法及作為藥物載送系統應用，尤其涉及一種基于納米金顆粒控制開合的四面體DNA折紙結構、其閉合和釋放方法及作為藥物載送系統的應用。

背景技術

由于DNA納米結構具有高水平的結構可編程性和很好的生物相容性，在用作藥物運輸的納米載體方面，DNA納米結構是非常有潛力的。文獻《Aptamer-Conjugated DNAIcosahedral Nanoparticles As a Carrier of Doxorubicin for Cancer Therapy》首批報道了基于DNA納米結構的藥物運輸載體，作者Microsuger Chang使用了引物序列來分子間構建DNA二十面體作為阿霉素的納米載體，插入了阿霉素的適體綴合的DNA二十面體顯示出殺死上皮癌細胞的有效且特異性的內在化作用。該文獻中利用了阿霉素插入DNA雙鏈的特點，是有適用局限的，多數納米藥物只能附著在DNA折紙表面。

為了DNA納米載藥的普適性，可控開合的DNA納米容器成為研究熱點。文獻《ALogic-Gated Nanorobot for Targeted Transport of Molecular Payloads》報道了分子靶向運輸的邏輯門控的納米機器人，作者Shawn M.Douglas利用DNA折紙創建了一個尺寸為35nm*35nm*45nm的六角形桶形納米機器人。桶由兩個部分組成，兩個部分的后部通過scaffold鏈連接，前部可以通過基于DNA適配子鎖修飾的staple鏈固定或打開，形如兩把鎖。該文獻將藥物裝于六角形桶內部，避免藥物與目標或其他大分子直接接觸，當納米機器人到達特定位置，在兩把鎖都特異性打開時，六角形桶打開，藥物暴露于作用目標，完成納米載藥任務。該納米機器人的藥物只能在六角形桶上鎖的狀態下進行裝載，受空間位置和電荷影響，分子較大、帶負電荷的藥物從桶的兩端進入內腔是很困難的。由一條scaffold鏈構成的DNA納米藥物空腔載體，通常一步退火形成最終結構，藥物很難進入空腔。一條scaffold鏈限制了DNA納米藥物載體的尺寸，由于電荷影響，多個DNA折紙很難組裝成大型DNA納米結構。

發明內容

本發明解決了現有技術中DNA折紙結構裝載藥物受限、效率不高的技術問題，提出了一種基于納米金控制開合的DNA折紙結構的藥物載送系統，本發明的DNA折紙結構的藥物載送系統是由四個三角形折紙與一個納米金顆粒組成的，通過堿基互補配對原則與鏈置換反應，實現了DNA折紙結構由二維到三維的動態控制。本發明在四面體折紙結構形成前，藥物裝載于平面三角形折紙上，相對于藥物進入內腔容易很多，提高了藥物的裝載效率。

按照本發明的第一方面，提供了一種基于納米金控制開合的DNA折紙結構，其特征在于，所述DNA折紙結構為DNA四面體折紙結構，所述DNA四面體折紙結構含有三個邊三角形折紙和一個中心三角形折紙，所述中心三角形折紙的三條邊分別與三個邊三角形折紙連接；

所述中心三角形折紙和邊三角形折紙的骨架鏈均為M13噬菌體的環狀單螺旋DNA鏈；所述中心三角形折紙和邊三角形折紙通過各自內部訂書釘鏈與各自骨架鏈進行堿基互補配對而咬合，以形成鏤空的三角形折紙結構；所述中心三角形折紙通過連接訂書釘鏈與邊三角形折紙的連接訂書釘鏈互補配對，以使中心三角形折紙與邊三角形折紙連接；