[发明专利]一种形状可定制的框架核酸纳米发光体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种形状可定制的框架核酸纳米发光体及其制备方法和应用，包括以下步骤：S1：将疏水性基团修饰到DNA单链上，通过DNA纳米结构设计使得疏水性基团修饰的DNA单链进行自组装，得到形状可定制的框架核酸纳米疏水空腔；以及S2：将所述框架核酸纳米疏水空腔与溶于特定溶剂的疏水性荧光分子或疏水性药物分子按照一定方式混合，使得疏水性荧光分子或疏水性药物分子进入所述框架核酸纳米疏水空腔，制备出一种形状可定制的框架核酸纳米发光体。本发明不仅解决了荧光成像领域缺乏尺寸形貌精准可控的、荧光强度可精准量化的新型纳米荧光发光体的问题，还为疏水性药物分子输送提供了优良载体，为荧光成像技术发展提供了新的研究思路。

技术领域

本发明属于生物纳米材料领域，具体地涉及一种形状可定制的框架核酸纳米发光体及其制备方法和应用。

背景技术

生物光学成像为生物学和医学研究提供了大量生物信息，如细胞特定区域的特征、形态、以及特定生物分子的表达和分布等，因此生物光学成像在生命活动的研究、疾病机理的探索方面具有重要价值。其中，荧光成像技术可以实现目标分子的原位、实时监测，与其他成像方法相比，具有无损伤、高特异性和高灵敏度等优势。因此，荧光成像技术在疾病诊断，药物代谢示踪及揭示生物分子微观作用等领域具有重要的应用。目前荧光成像及时已广泛应用于分子、细胞及组织等不同层次的成像，实现了特殊离子、生物大分子、及体内特殊器官或肿瘤的成像等。

随着对细胞内动态生命过程研究的不断深入，荧光成像技术在研究细胞内信号转导、蛋白质间相互作用等精细生命过程发挥着越来越重要的作用。在活体应用中，纳米荧光粒子的尺寸和形貌会影响其进入细胞的数量和途径，从而影响其在活体实时成像中对靶标分子的靶向结合能力，而传统的合成方法现在还很难控制纳米荧光粒子的精确尺寸和形貌。同时，受传统的荧光探针所限，目前的荧光成像技术主要解决的是“有/无”荧光信号的二元问题，无法提供荧光信号精准量化的“强/弱”等高阶信息。然而，生物体是一个极其复杂的动态平衡体系，很多情况下，有毒物质的剂量是否超过了生物体所能承受的“阈值”比该有毒物质是否存在对于疾病的发生和发展具有更加重要的研究意义。虽然传统的荧光探针种类繁多，比如碳纳米荧光探针、有机小分子荧光探针和聚合物荧光纳米颗粒荧光探针等，但是传统的荧光探针的尺寸和形貌往往在比较宽的范围内连续分布，难以实现对荧光探针尺寸和形貌的精确控制。同时，在复杂的生物体系中，游离荧光分子团聚时会遭遇聚集荧光猝灭(ACQ)或聚集诱导发光(AIE)过程，从而严重影响单个荧光分子的荧光强度。由于传统的荧光探针无法实现对发光体的精确尺寸和形貌调控，更难以实现对发光体的发光强度进行计量化的调控，所以传统的荧光探针无法满足现代生物和医学研究对于荧光信号精准量化的需求，需要开发尺寸形貌精准可控的、荧光强度可精准量化的新型纳米荧光发光体。

发明内容

本发明的目的是提供一种形状可定制的框架核酸纳米发光体及其制备方法和应用，从而解决现有技术荧光成像领域缺乏尺寸形貌精准可控的、荧光强度可精准量化的新型纳米荧光发光体的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种形状可定制的框架核酸纳米发光体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1：将疏水性基团修饰到DNA单链上，通过DNA纳米结构设计使得所述疏水性基团修饰的DNA单链进行自组装，得到一种形状可定制的框架核酸纳米疏水空腔；以及S2：将步骤S1获得的所述框架核酸纳米疏水空腔与溶于特定溶剂的疏水性荧光分子或疏水性药物分子按照一定方式混合，使得所述疏水性荧光分子或疏水性药物分子进入所述框架核酸纳米疏水空腔，制备出一种形状可定制的框架核酸纳米发光体。

优选地，步骤S1中，所述疏水性基团包括：不同类型的烷基链-{(CH₂)_x}_y-、胆固醇、多环芳香烃结构或其它具有疏水性质的分子结构，其中，x为烷基链的长度，1x100，y为烷基链的条数，1y100。