新型核酸适配体银纳米簇的合成、性能与运用

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恶性肿瘤的早期诊断和预后治疗,特别是通过细胞和活体水平上的非侵入式实时成像,对揭示癌症的发展规律和机制、提高病患的治疗效果及存活率具有十分重要的意义。核酸适配体(Aptamer),又称“人造”抗体,是一类经过人工设计的聚核苷酸分子,具有易合成、易修饰等特点。核酸适配体与特定靶标分子之间存在较高的特异性结合能力,可以用于肿瘤标志物的检测分析,为癌症的早期诊断和治疗提供重要的依据。近年来,随着纳米技术的快速发展及其与生命科学的交叉融合,基于核酸适配体制备的核酸银纳米簇(DNA-Ag NCs)成为研究的热点。基于良好光学性能、低毒性、和易修饰性等特点,DNA-Ag NCs在化学/生物传感、医疗诊断等领域有着广泛的应用。  本文综述了核酸适配体银纳米簇(DNA-Ag NCs)的研究进展及应用,设计了两类基于不同的Aptamer模版(CCCA和CCCT)构建的DNA-Ag NCs,将富含CCCA模板合成的DNA-Ag NCs经过靶向修饰成功地应用于体内磁共振成像研究、探讨了GAG序列对富含CCCT模板合成的DNA-Ag NCs的荧光性能的作用及基于GAG与铁的作用使用含GAG的核酸银检测牛奶中铁的含量。主要的研究内容、实验结果和创新性从三个方面来论述:  1)使用富含CCCA序列核酸适配体为合成模板,制备了四种新型的荧光核酸银纳米团簇。发现富含 CCCA序列核酸银纳米簇的偶联序列或识别序列影响其颗粒大小和荧光性能,因此,通过调控核酸适配体的序列构建了不同荧光性能的核酸银纳米簇,从而筛选出强荧光的DNA2a-Ag。进一步使用带有Glut(葡萄糖转运体)靶向识别位点的序列与DNA2a-Ag进行组装获得新的肿瘤靶向性核酸银,该核酸银负载锰配合物M,得到新型载锰银纳米团簇M@DNA2a-Ag-Glut。动物体外磁共振成像结果表明M@DNA2a-Ag-Glut对SMMC-7721人肝癌细胞有很好的主动靶向成像效果;动物体内磁共振成像结果表明M@DNA2a-Ag-Glut对PANC-1人胰腺癌细胞、HepG-2人肝癌细胞有很好的主动靶向成像效果。因此,M@DNA2a-Ag-Glut是一类新型基于核酸识别作用的肿瘤靶向性纳米磁共振成像造影剂。  2)使用富含CCCT序列核酸适配体为合成模板,结合不同序列的组装,制备了五种新型的荧光核酸银纳米团簇,探讨了富含CCCT序列核酸银的荧光性能与核酸适配体模板序列之间的关系。发现GAG序列对核酸银的荧光强度有增强作用,可以作为富含CCCT序列核酸银纳米团簇的荧光增强子(Enhancer),这在国际上为首次报道;发现GAG序列与富含CCCT序列的核酸适配体组装有利于构建红色发射的荧光核酸银纳米团簇;发现 DNA3a-Ag对Fe(III/II)响应,探究了GAG序列对Fe(III)的响应机制。  3)探索了含 GAG核酸适配体构建的荧光核酸银纳米团簇DNA3a-Ag对铁离子的响应,发现 DNA3a-Ag对Fe(III/II)具有较好的灵敏性和选择性,DNA3a-Ag可用于溶液中 Fe(III/II)的定量检测;基于DNA3a-Ag对BSA的稳定性,构建了BSA-DNA3a-Ag复合物,将其成功运用于富含蛋白质的奶粉中Fe含量的检测。
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