研究人员实时观察DNA纳米结构释放的抗癌药物

DNA 纳米技术——使用 DNA 分子作为建筑材料的研究领域——近年来发展迅速，使得构建越来越复杂的纳米结构成为可能。DNA 纳米结构，如 DNA 折纸，是基于纳米载体的药物递送应用的极好基础，并且已经证明了它们在医疗中的应用实例。尽管可以提高这种 DNA 纳米结构在生理条件下的稳定性，但人们对它们被内切核酸酶的消化知之甚少，内切酶在我们的血液和组织中随处可见，负责破坏我们体内的外来 DNA。

为了解决这个新问题，来自阿尔托大学(芬兰)、于韦斯屈莱大学(芬兰)、路德维希马克西米利安大学(德国)和帕德博恩大学(德国)的一组研究人员找到了一种研究内切核酸酶驱动的方法。实时消化载药 DNA 纳米结构。

研究人员之前的实验使用高速原子力显微镜来表明 DNA 折纸的设计在它们在富含核酸内切酶的环境中分解的速度方面发挥了作用。虽然他们可以在单一结构水平上跟踪消化过程，但该方法仅限于沉积在显微镜基板上的二维 DNA 折纸形状。

现在，该小组已经监测了 DNA 降解以及随后从 DNA 结构中释放出的抗癌药物阿霉素 (Dox)。DNA碱基对之间的药物键。

“我们观察了消化和药物释放曲线，因为药物在核酸酶的 DNA 断裂时释放，更重要的是，在溶液阶段。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，”领导这项研究的阿尔托大学兼职教授 Veikko Linko 说。

“似乎消化在底物和溶液中发生的不同，通过结合这两种类型的信息，我们可以更好地了解纳米结构如何被血液中的核酸酶消化。此外，我们发现药物释放曲线与该研究的主要作者，博士生 Heini Ijäs 解释说，只要改变 DNA纳米结构的形状或几何形状，就可以实现消化谱和广泛的药物剂量。

当研究小组非常详细地研究了 Dox 与 DNA 结构的结合时，他们发现以前的大多数研究都大大高估了 DNA 折纸的 Dox 负载能力。

“许多出版物都报道了配备 Dox 的 DNA 纳米结构的抗癌作用，但似乎这些作用可能主要是由游离或聚集的 Dox 分子引起的，而不是由载药的 DNA 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，并使我们离基于 DNA 的现实世界生物医学应用更近了一步，”Ijäs 说。

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