基于光学分子影像的靶向跨血脑屏障DNA折纸纳米载体研究

Drug treatments of central nervous system diseases often compromised due to the presence of blood-brain barrier, and how to use a safe and effective carrier, neither damage the normal function of the brain, but also increase the permeability in the blood-brain barrier becomes particularly important. We use novel DNA origami biocompatible nanocarriers,which target the brain capillary endothelial cells high expression density lipoprotein receptor. The different shapes nanocarriers are modified with ApoE protein, meanwhile long emission wavelength dye is coupled on the surface. These multifunctional nanocarriers integrate targeting and imaging together. Optical molecular imaging is used to give different DNA origami shapes carriers acrossing the blood-brain barrier effeciency in vivo, real-time assessment. All abvoe lays a solid foundation for targeted follow-central nervous system diseases drug delivery.

大脑中枢系统疾病的药物治疗效果往往由于血脑屏障的存在而大打折扣，如何使用一种安全有效的载体，既不损害脑组织的正常机能，又能增加其在血脑屏障的通过率就显得尤为重要。我们采用具有良好生物相容性的新型DNA折纸纳米载体，以脑毛细血管内皮细胞上有较高表达的低密度脂蛋白受体为靶点，在不同形状DNA纳米载体上表征该受体的特异性配体ApoE。同时在该体系上耦连具有长波长发射光的上转化染料，制备成集靶向与成像为一体的多功能纳米载体。采用光学分子影像对不同形状DNA折纸载体的跨血脑屏障的效果进行在体、实时评估，从而筛选出最佳的纳米载体的形状，为后续中枢系统疾病的靶向递药打下坚实的基础。

自组装核酸纳米材料具有生物可降解、结构精确可控且易于修饰的特点。如何利用DNA纳米结构特性，既不损害脑组织的正常机能，又能增加其在血脑屏障的通过率就显得尤为重要，我们采用具有良好生物相容性的新型DNA折纸纳米载体，以脑毛细血管内皮细胞上有较高表达的低密度脂蛋白受体为靶点，在不同形状DNA纳米载体上表征该受体的特异性配体ApoE多肽。同时在该体系上耦连具有长波长的量子点，增加探针在脑部的穿透效果，利用光学分子影像对载体在体内的运输与代谢进行实时定量与追踪，结果显示我们的四边形DNA纳米折纸载体因其形貌特点，成功穿越血脑屏障，在脑部达到了高富集与长滞留。.本项目利用DNA折纸纳米结构作为模板指导药物、染料装载，制备一系列DNA折纸功能纳米材料用于光学性能测试、细胞和活体水平研究，为今后继续研究高效低毒、稳定可控的生物型纳米药物载体提供了可靠的实验基础。我们期望利用DNA折纸结构进一步发展多功能诊疗一体化平台，在同一模板上同时装载多种功能元件，这对未来设计和制作功能纳米材料用于中枢神经系统的靶向递药具有重要意义。