[發明專利]一種基于生物礦化DNA框架納米機器人、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202210925865.3
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115844853A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 那娜;王小妮;歐陽津
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: A61K9/52
• 分類號: A61K9/52;A61K47/26;A61K47/04;A61K31/704;A61K31/7088;A61P35/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 陳娟

本發明屬于納米材料領域，具體涉及一種基于生物礦化DNA框架納米機器人、制備方法及其應用。該DNA框架納米機器人由4條ssDNA鏈形成的四維納米結構、單個粘性末端的siPLK1接頭組成。本發明制備得到的具有四面體骨架的多功能DNA框架機器人，并通過二氧化硅對其進行生物礦化，以獲得Si?DNA納米機器人，加載小干擾RNA(siRNA)和多柔比星(DOX)，用于癌癥診斷和治療；納米機器人的核酸鏈分別用FAM和猝滅劑BHQ2進行標記，有助于進行miR?21檢測。并伴隨納米機器人崩解以進行釋放。同時，多功能DNA框架納米機器人中引入S?S，確保在進入癌癥細胞后，硅殼快速崩解，加速釋放治療藥物。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，具體涉及一種基于生物礦化DNA框架納米機器人、制備方法及其應用。

背景技術

DNA框架納米機器人具有豐富的生物信息和可控的框架結構，在智能藥物輸送和治療系統方面表現出巨大的潛力。作為DNA框架納米機器人的主要模塊，DNA納米材料在生物應用中表現出豐富的核酸信息特性，具有很大的修飾性和動態性。為了促進生物應用，人們開始合理靈活地設計具有可編程結構和空間尋址能力的三維DNA納米結構（如 DNA折紙、DNA 水凝膠和混合技術）。然而，作為新興材料，DNA 納米材料的生物應用通常受到與用于維持納米加工的生物流體或溶劑的不令人滿意的相容性的限制。此外，追求具有高生物利用率的納米機器人的簡單構造，同時總是導致易受水解、脫嘌呤、脫嘧啶、氧化、烷基化或核酸酶降解的不穩定結構。因此，需要穩定化策略來提高 DNA納米材料的穩定性，以適應廣泛的生物學應用。

在自然界中，通過生物礦化的密封，DNA可以化學和物理地保存在化石中數千年。通過這個過程，DNA的信息結構可以保持數百萬年，從而激發了穩定DNA結構的智能途徑。作為生物礦化中最常用的材料之一，二氧化硅具有優異的生物相容性、無毒、易降解和熱穩定性，成為一種有吸引力的涂層劑。此外，通過硅醇基方便的改性和二氧化硅的pH敏感轉化也賦予了二氧化硅在廣泛的生物應用中的巨大潛力。雖然DNA納米材料的二氧化硅涂層仍處于發展階段，但主要集中在穩定機械結構或控制前所未有的無機形態。因此，DNA納米結構的可編程性、可尋址性和進一步功能化的信息DNA特性通常被忽略，以限制廣泛的生物學應用。因此，鼓勵 DNA 納米機器人進行生物礦化以保持 DNA 信息豐富的特性，以擴大巨大的生物學應用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種基于生物礦化DNA框架納米機器人，該納米機器人具有四面體骨架，并通過生物礦化用二氧化硅進行裝甲，以獲得二氧化硅裝甲DNA骨架納米機器人（Si-DNA nanorobot）。

本發明還提供了一種基于生物礦化DNA框架納米機器人的制備方法。

本發明還提供了一種基于生物礦化DNA框架納米機器人在制備診斷和治療癌癥的藥物中的應用。

本發明為了實現上述目的所采用的技術方案為：

本發明提供了一種DNA框架納米機器人，通過由4條ssDNA鏈形成的四維納米結構、單個粘性末端的 siPLK1 接頭組成；

所述ssDNA的基因序列為：

H1如SEQ ID NO.1所示:

ACATTCCTAAGTCTGAAACATTACAGCTTGCTACACGAGAAGAGCCGCCATAGTATTTTTTTTTTTTTTTTCAACATCAGTCTGATAAGCTACATTGGATGCTCTAGCTTATCAGACTG

H1-FAM如SEQ ID NO.2所示:

ACATTCCTAAGTCTGAAACATTACAGCTTGCTACACGAGAAGAGCCGCCATAGTATTTTTTTTTTTTTTTTCAACATCAGTCTGA/iBHQ2dT/AAGCTACATTGGATGCTCTAGCTTA/iFAMdT/CAGACTG

H2如SEQ ID NO.3所示: