由ATP和H2S协同触发的AgNPs-DOX-DNA水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了由ATP和H2S协同触发的Ag NPs

【技术实现步骤摘要】
由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于癌症治疗
，涉及一种CRC诊断和治疗系统，具体为由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]结直肠癌(CRC)诊疗的传统方法包括内窥镜观察、手术切除、药物化疗和放疗。然而入侵式检查和手术通常会给患者带来痛苦的体验，影响患者的生活质量，而且易造成肿瘤的复发和转移。化疗和放疗的副作用也很明显，例如盲目地药物治疗会使癌细胞产生耐药性；此外，无差别地药物释放会导致正常细胞的损伤。
[0003]近些年，基于DNA的水凝胶作为药物传递工具吸引了众多科研学者的注意。寡核苷酸之间通过碱基互补配对发生交联，能够形成高度稳定的三维网状结构，这种凝胶能够承担药物运输的作用，并允许在特定的环境下通过瓦解支架达到药物释放的目的。例如，在Chen等人的一项研究中开发了一种使用核酸发夹构成的水凝胶涂层金属有机框架(MOF)材料，其中发夹链包含腺嘌呤三磷酸腺苷(ATP)的适配体序列。在肿瘤微环境中ATP的作用使得水凝胶涂层被降解，靶向性地释放MOF材料中包裹的药物。除此之外，可以通过聚丙烯酰胺等化学惰性聚合物充当DNA网络的骨架，达到调节水凝胶在固液态之间转变的目的。
[0004]为了增强药物的靶向性释放，需要充分利用CRC的生物标志物。ATP是细胞内能量的主要来源，是肿瘤微环境的主要组成成分之一，对癌细胞的生长、运动、扩散以及抗肿瘤免疫应答等具有重要的影响。研究表明，ATP在细胞内的含量约为细胞外含量的106倍，在肿瘤微环境中的含量为100
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500μM，远超于非肿瘤组织的10
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100nM，所以ATP可作为指示CRC发生的生物标志物之一。然而，单一的生物标志物对CRC的指向性不足，缺乏特异性。硫化氢(H2S)被认为是继一氧化氮和一氧化碳后的第三种内源性气体信号分子，在人体内参与多种生理和病理过程，如抗氧化、抗炎症、糖尿病和阿尔兹海默症等。内源性H2S通常是经过酶促反应生成，尤其是在CRC中胱硫氨酸β
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合成酶(cysteine
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β
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synthase，CBS)的作用下会产生大量H2S，因此内源性H2S往往被视为CRC的生物标志物。
[0005]另外，有研究发现CRC组织高表达的H2S会促进癌细胞的增殖，诱导肿瘤的发生，因此对CRC组织的H2S进行清除是有必要的。现有技术中已经有很多纳米材料被证明对H2S具有清除效果，如ZnO、Cu2O、Fe3O4等。与这些金属氧化物相比，银纳米粒子(Ag NPs)具有更低的细胞毒性和更高的生物相容性，是一种生物体内通常被使用的功能纳米材料。Bi等人报道了一种H2S响应的SiO2@Ag探针用于CRC的近红外/光声双模式特异性成像，其中Ag能够与内源性H2S进行硫化反应，在原位生物合成后转化为SiO2@Ag2S，因此Ag NPs可被用作于H2S清除的材料。
[0006]现有技术通常只针对CRC的单一生物标志物进行检测或治疗，这造成CRC的诊断具有较高的误诊率，且现有的载药平台在细胞环境内会非靶向释放药物，这将导致正常细胞受到损伤。本申请借助DNA水凝胶良好的生物相容性和温敏特性，将其作为药物和纳米材料
的载体，并通过CRC细胞内特异性表达的双重生物标志物依次达到凝胶消解释放内容物、荧光开启以及双重治疗的效果。本申请将解决现有技术中存在的细胞毒性大、作用单一、特异性差、治疗效果不足等问题。
[0007]本课题组前期的工作“miRNA
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211和H2S协同触发的3D DNA网络(3D DNAnetwork)结构”是一种精确的CRC早期筛查检测方法，同时用于CRC癌细胞中的原位成像，实现了CRC的精准定位和高效诊断。而本申请在癌细胞成像的基础上实现了治疗效果，提出的“由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶”是一种特异性强并能有效治疗CRC的诊疗策略。通过靶向释放Ag NPs和DOX，一方面H2S被大量清除，使得细胞内活性氧(ROS)含量剧增，产生细胞毒性，另一方面抗癌药物DOX协同治疗，实现了CRC细胞的双重治疗，具有良好的特异性和实用性。

技术实现思路

[0008]解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，本专利技术采用DNA水凝胶作为药物释放的平台，将纳米材料Ag NPs和癌症治疗药物DOX装载在其中，并通过CRC组织和细胞特异性释放高浓度的ATP和H2S的特点，DNA水凝胶选择性地释放Ag NPs和DOX，并在清除H2S、降低其含量的同时激活ROS的生成，使其达到与DOX协同治疗CRC的目的。鉴于此，本专利技术提供了由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶及其制备方法和应用。
[0009]技术方案：由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶，所述水凝胶为温敏型，包括：DOX、Ag NPs和DNA hydrogel；其中DNAhydrogel包括ATP aptamer、cDNA和N
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异丙基丙烯酰胺；所述ATP aptamer的序列为SEQ ID NO.1：CACCTGGGGGAGTATTGCGGAGGAAGG
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Acrydite，cDNA的序列为SEQ ID NO.2：CTCCCCCAGGTGTTT
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Acrydite。
[0010]由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1、制备温敏型DNA水凝胶
[0012]将N
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异丙基丙烯酰胺和过硫酸铵溶于缓冲液中，超声完全溶解后与100μM ATP aptamer、100μM cDNA及N,N,N
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,N
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四甲基乙二胺混合，所得混合物在室温下发生聚合反应；其中，N
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异丙基丙烯酰胺和过硫酸铵的摩尔比为200～300：1，ATP aptamer与cDNA的摩尔比为1：1～3；
[0013]S2、制备Ag NPs
[0014]将3～6mM AgNO3溶液在磁力搅拌的条件下缓慢加入同等体积的新鲜配制的NaBH4溶液，反应时间为10～15min，以6000～8000rpm转速离心5～10min，水洗去除多余未反应的还原剂，终止内部反应；其中，NaBH4和AgNO3的摩尔比为1：1～2；
[0015]S3、制备Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶
[0016]将DOX溶于S1制得的水凝胶中充分混匀，然后将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶，其特征在于，所述水凝胶为温敏型，包括：DOX、Ag NPs和DNA hydrogel；其中DNA hydrogel包括ATP aptamer、cDNA和N
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异丙基丙烯酰胺；所述ATP aptamer的序列为SEQ ID NO.1：CACCTGGGGGAGTATTGCGGAGGAAGG
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Acrydite，cDNA的序列为SEQ ID NO.2：CTCCCCCAGGTGTTT
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Acrydite。2.权利要求1所述的由ATP和H2S协同触发的Ag NPs
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DOX
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DNA水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备温敏型DNA水凝胶将N
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异丙基丙烯酰胺和过硫酸铵溶于缓冲液中，超声完全溶解后与100μM ATP aptamer、100μM cDNA及N,N,N
’
,N
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四甲基乙二胺混合，所得混合物在室温下发生聚合反应；其中，N
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异丙基丙烯酰胺和过硫酸铵的摩尔比为200～300：1，ATP aptamer与cDNA的摩尔比为1：1～3；S2、制备Ag NPs将3～6mM AgNO3溶液在磁力搅拌的条件下缓慢加入同等体积的新鲜配制的NaBH4溶液，反应时间为10～15min，以6000～8000rpm转速离心5～10min，水洗去除多余未反应的还原剂，终止内部反应；其中，NaBH4和AgNO3的摩尔比为1：1～2；S3、制备Ag NPs

【专利技术属性】
技术研发人员：邝敬宇，陈文慧，李婷婷，沈薇，唐盛，毛威，张景慧，侯伟林，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：