[发明专利]一种凝血酶响应的DNA纳米机器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种凝血酶响应的DNA纳米机器制备方法及应用，所述纳米机器包括DNA纳米结构、溶栓药物(tPA)复合物和凝血酶适配体链结构；通过排布好的DNA捕获链精确装载tPA分子药物，利用可控的DNA分子“锁扣”链，加入第三条凝血酶适配体链可使DNA纳米结构“上锁”，使得tPA药物包载在DNA纳米结构中。本发明公开的DNA纳米机器可以作为一种纳米尺度的分子机器用于tPA溶栓药物的装载，具有高凝血酶响应性，可有效响应血栓部位凝血酶环境，精准释放凝血酶，从而实现溶栓治疗有效运输到血栓部位，是一种精确载药、可控释放、具有较高溶栓效果的新型溶栓机器。

技术领域

本发明属于纳米医学技术领域，具体涉及一种凝血酶响应的DNA纳米机器及其制备方法和应用，尤其涉及一种凝血酶响应的DNA纳米机器及其制备方法和应用。

背景技术

目前，临床中治疗缺血性中风和其他血栓形成相关疾病的标准疗法是在症状出现后3至4.5小时内静脉注射组织型纤溶酶原激活剂tPA。tPA可以催化血纤溶酶原转化为纤溶酶，在静脉注射tPA后会迅速分解纤维蛋白网络达到溶栓的目的。但是，目前tPA治疗在血栓患者中的使用仍存在高风险的出血并发症、较短的循环寿命和低靶向的缺点。因此，将tPA精确输送到血栓部位且按需释放tPA仍然是溶栓治疗的主要挑战。

目前用于凝血酶响应释放溶栓药的方案大多是将纳米载体与凝血酶裂解肽结合，一系列外源性或内源性刺激已被用于触发纳米载体中tPA的释放，包括磁场、超声波、剪切应力、H₂O₂和pH。然而，在动物模型中的溶栓效果仍然并不明显，这是由于纳米载体的结构异质性、负载溶栓药的剂量不明确以及刺激响应分子的不均匀分布，导致每个载体的生物分布、释放曲线和药代动力学的差异，从而影响了溶栓效果，使这种方案在使用中受到了限制。

DNA纳米结构凭借其结构可控，可寻址性及稳定性等特点，引起了研究者的广泛关注。相比于传统的溶栓药物载体，DNA纳米结构有着独一无二的优势。DNA纳米结构明确、尺寸均一、具有可寻址性，精确控制装载药物的数量和位置，这是纳米颗粒所不能实现的；易修饰，内部进行功能化修饰，能够有效装载具有活性的多种药物，包括蛋白、小分子药物、适配体等；更重要的是，DNA结构形貌可控，通过设计，结合响应分子或靶向功能基团，可以实现有效靶向病灶部位，同时，在特定条件下可控开启和关闭，达到控制药物释放的目的。此外，生理条件下的结构稳定性和DNA纳米结构优异的生物相容性特别适合作为体内药物递送载体。以上DNA纳米结构的卓越性质为开发体内精准溶栓药物带来了新的契机，用于体内溶栓治疗的DNA纳米结构的精确给药方案现有技术中尚未有记载。

发明内容

本发明的目的在于克服现有溶栓药物治疗中的缺陷，提供一种凝血酶响应的DNA纳米机器及其制备方法与应用。所述DNA纳米机器通过精确的位点设计将溶栓药物分子tPA杂交到DNA纳米结构的内部，形成管状三维结构，并在管状DNA纳米结构的两端设置可控DNA杂交三链开关，以响应血栓部位高浓度的凝血酶，实现了溶栓药物的靶向输送和可控释放，发明得到一种精确载药、可控释放、具有较高溶栓效果的新型溶栓纳米机器。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种凝血酶响应的DNA纳米机器，所述DNA纳米机器包括DNA纳米结构、tPA-ssDNA复合物和凝血酶适配体链；所述DNA纳米结构由DNA模板链、DNA订书钉链和功能DNA链组装形成，所述功能DNA链包括DNA捕获链和DNA“锁扣”链；通过将DNA模板链、DNA订书钉链和DNA功能链混合，组装而成DNA折纸结构；

本发明中，所述DNA模板链优选为M13mp18噬菌体基因组DNA；利用M13mp18噬菌体的环状DNA单链作为主链，过量的DNA订书钉链作为辅链，通过主链与可编程的辅链在特定位置杂交互补，组装形成一种二维矩形平板DNA纳米结构即DNA折纸平板，所述M13mp18噬菌体基因组DNA的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示；