框架核酸輔助的仿生膜構建

嚴 磊, 毛秀海, 左小磊

(上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院分子醫學研究院, 上海市核酸化學與納米醫學重點實驗室, 上海 200127)

生物膜是細胞膜及各種細胞器膜的統稱, 由脂類(如磷脂和膽固醇等)、蛋白質及多糖等生物物質自組裝形成[1～3]. 近年來, 為了進一步理解生物膜系統, 研究者致力于構建與其組分、結構或功能相似的仿生膜體系. 同時, 作為一種新型的多功能復合材料, 仿生膜在智能醫用材料制備、疫苗開發、疾病診斷以及分子機器等領域也受到廣泛關注. 其中, 設計并構建仿生功能膜蛋白是仿生膜研究領域中的重要環節, 是決定仿生膜材料的性能及應用范圍的關鍵因素[4]. 迄今, 科研人員已經開發了一系列典型的仿生功能膜蛋白材料, 包括功能性互鎖分子、復合共軛聚合物、核酸樹狀分子、生物仿生多肽和核酸納米結構等[5,6]. 其中, 使用框架核酸來構建仿生功能膜蛋白是仿生膜研究領域中的重要方向. 框架核酸(Framework nucleic acids)是利用Watson-Crick堿基互補配對原則設計并合成的三維立體的具有特定形狀與功能的核酸納米結構(Nucleic acids nanostructure)[7～9]. 框架核酸具有納米級構建精度及良好的可編程性等優勢, 由其構建的仿生功能膜蛋白能夠克服其它經典納米結構的尺寸、形狀及操控限制, 從而實現仿生膜的形狀或結構控制、調節仿生膜內外的分子通過與信息交流、靶向遞送與釋放納米藥物、檢測體內及體外的化學物質變化等, 為生物分析、疾病診斷和癌癥治療……