研究人员实时观察DNA纳米结构中抗癌药物的释放

  近年来,DNA纳米技术(使用DNA分子作为建筑材料的研究领域)得到了迅速发展,并且使越来越复杂的纳米结构的构建成为可能。DNA纳米结构(例如DNA折纸)为基于纳米载体的药物递送应用奠定了良好的基础,并且已经证明了其在医学治疗中的应用实例。尽管可以改善此类DNA纳米结构在生理条件下的稳定性,但人们对其内切核酸酶的消化知之甚少。内切核酸酶在我们的血液和组织中随处可见,其可破坏体内的外源DNA。

研究人员实时观察DNA纳米结构中抗癌药物的释放

  为了解决这个新出现的问题,来自阿尔托大学(芬兰),于韦斯屈莱大学(芬兰),路德维希·马克西米利安大学慕尼黑(德国)和帕德博恩大学(德国)的研究人员找到了一种研究核酸内切酶驱动方法的方法。实时消化载药的DNA纳米结构。

  研究人员以前的实验使用高速原子力显微镜来显示,DNA折纸的设计在核酸内切酶丰富的环境中分解速度方面起着一定作用。尽管它们可以在单一结构水平上遵循消化过程,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降解以及随后的抗癌药阿霉素(Dox)从DNA结构中释放出来的情况。DNA碱基对之间的药物键。

  “我们观察到了消化过程和药物释放过程,因为药物在核酸酶裂解后会释放出来,而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副教授Veikko Linko说道。

  “似乎消化在底物和溶液中发生的方式不同,通过结合这两种类型的信息,我们可以更好地了解血流中核酸酶如何消化纳米结构。此外,我们显示出药物释放曲线与通过改变DNA纳米结构的形状或几何形状,就可以实现消化过程,并获得广泛的药物剂量。”该研究的主要作者博士生HeiniIjäs解释说。

  当研究小组非常详细地研究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装载能力。

  “在许多出版物中都报道了配备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,而不是由载有药物的DNA图案引起的。我们相信这种类型的信息对于开发安全,有效的药物输送系统至关重要,使我们更接近现实世界中基于DNA的生物医学应用。”Ijäs说。

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