物理科技生物学-PHYICA

研究人员实时观察抗癌药物从夜色下的上海滩txtDNA纳米结构中释放

纳米技术 2021-10-25 23:57:41

阿尔托大学 抗癌Dox分子(红色)通过嵌入载入DNA折纸纳米结构(蓝色蝴蝶结)

2) DNA折纸用核酸内切酶消化(绿色)

3)当折纸被分解成短的单链碎片时,强力霉素被释放到周围环境中

学分:阿尔托大学 脱氧核糖核酸纳米技术——使用脱氧核糖核酸分子作为建筑材料的研究领域——近年来发展迅速,并能够构建日益复杂的纳米结构

脱氧核糖核酸纳米结构,如脱氧核糖核酸折纸,为基于纳米载体的药物输送应用奠定了良好的基础,它们在医学治疗中的应用实例已经得到证实

虽然这种纳米结构在生理条件下的稳定性可以得到改善,但人们对核酸内切酶的消化却知之甚少,核酸内切酶在我们的血液和组织中随处可见,是破坏我们体内外来DNA的罪魁祸首

为了解决这个新出现的问题,来自阿尔托大学(芬兰)、耶瓦斯基勒大学(芬兰)、路德维希-马西米兰-慕尼黑大学(德国)和帕德伯恩大学(德国)的一组研究人员发现了一种实时研究核酸内切酶驱动的载药DNA纳米结构消化的方法

研究人员之前的实验使用了高速原子力显微镜来显示,在富含核酸内切酶的环境中,DNA折纸的设计对它们分裂的速度起着一定的作用

虽然他们可以在单一结构水平上跟踪消化过程,但这种方法仅限于沉积在显微镜基底上的二维脱氧核糖核酸折纸形状

现在,该小组已经监测了脱氧核糖核酸的降解和随后抗癌药物阿霉素从脱氧核糖核酸结构中的释放

脱氧核糖核酸碱基对之间的药物键

“我们观察了消化和药物释放曲线,因为药物是通过核酸酶的脱氧核糖核酸片段释放的,更重要的是,在溶液相中

领导这项研究的阿尔托大学兼职教授维克·林科说:“通过这种方法,我们实际上可以看到所有纳米结构在液体中自由漂浮时的集体行为。”

“似乎底物和溶液中的消化方式不同,通过结合这两种信息,我们可以更好地理解纳米结构是如何被血流中的核酸酶消化的

此外,我们表明,药物释放曲线与消化曲线密切相关,只要改变DNA纳米结构的形状或几何形状,就可以获得大范围的药物剂量,”该研究的主要作者、博士生海尼·伊吉斯解释说

当研究小组详细研究脱氧核糖核酸结构与脱氧核糖核酸的结合时,他们发现大多数以前的研究都大大高估了脱氧核糖核酸折纸的脱氧核糖核酸装载能力

“许多出版物都报道了含有脱氧核糖核酸的纳米结构的抗癌作用,但这些作用似乎主要是由游离或聚集的脱氧核糖核酸分子引起的,而不是由载药的脱氧核糖核酸基序引起的

我们相信这种类型的信息对于开发安全和更有效的药物输送系统至关重要,并使我们离现实世界中基于DNA的生物医学应用更近了一步。”

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