在临床上，将抗肿瘤药物高效率和高精度地传递至肿瘤靶细胞是至关重要的。非特异性吸附和脱靶效应是化疗药物向肿瘤靶细胞递送过程中经常遇到的两个棘手并且又急需解决的问题。重点实验室副主任、水质检测材料方向负责人张松柏博士联同福州大学吴再生教授和美国伊利诺伊大学香槟分校Yi Lu教授，通过巧妙设计，构建了一种新型的DNA纳米材料精准靶向给药体系，能够高效加载化疗药并将其精确递送至特定靶细胞，实现肿瘤细胞的精准靶向治疗与体内荧光生物成像。该载药系统被命名为核酸纳米精准制导导弹递药系统（D-PGM），由两部分组成：第一部分是承担加载化疗药物的弹头系统（WH），第二部分是能够实现精准靶向的控制系统（GC）。WH作为药物加载的主体，其躯干是由横向的普通碱基杂交与纵向的回文粘性末端交联而成的三维自组装DNA纳米级材料，结构元件单一、组装快捷、载药量大。GC是由三段关联改性与适体匹配的DNA序列组装得到的逻辑门，能够通过细胞表面锚定的适体程序性结合、启动逻辑门，实现细胞亚型特异性识别。WH系统与GC系统结合能发挥协同作用，GC逻辑门的操作类似精确制导导弹中的制导和控制系统，将载有阿霉素（DOX）的核酸材料WH系统导向到肿瘤靶细胞，从而实现高度选择性的肿瘤化疗。此外，通过监测附着在D-PGM上荧光基团和阿霉素本身自带的荧光，能够追踪核酸纳米材料和药物在活体及靶细胞内的分部。研究结果表明，所构建的核酸纳米载药体系具有良好的生物相容性和优良的抗血清降解能力，能够在复杂的生物环境中精准地输送抗癌药物到肿瘤细胞中发挥抗肿瘤治疗作用。该课题的研究可为核酸纳米材料靶向药物递送体系的构建以及临床应用提供方法借鉴与数据依据，为生物医药纳米材料的研究和开发奠定基础，适体关联性DNA逻辑门的构建为特异性细胞识别和肿瘤精准诊疗提供了重要启示。该成果发表在Journal of The American Chemical Society（TOP一区SCI，影响因子14.612）上。这是水处理功能材料湖南省重点实验室以及湖南文理学院化学与材料工程学院首次在化学综合类顶级期刊JACS上发表论文。

论文信息：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09782

Precision guided missile-like DNA nanostructure containing warhead and guidance control for aptamer-based targeted drug delivery into cancer cells in vitro and in vivo

J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 3, 1265-1277