凝血机制是人体维持正常生理活动的重要机制,凝血和抗凝血的动态平衡保证了人体的血液循环及止血。癌症是目前严重威胁人类生命健康的重大挑战之一,癌症会破坏正常的凝血功能,癌症患者需同时面临出血和癌栓的共同风险。凝血酶在凝血和抗凝血过程发挥着十分重要的作用。凝血酶适配体是调控凝血酶凝血活性的有效物质。但要满足其在癌症患者治疗方面的需求还需要解决智能响应等问题。针对此问题及癌细胞微环境的特点,我们设计制备了具有p H响应性的凝血酶适配体药物,通过凝血实验验证其智能响应效果,并使用磁镊从单分子水平上揭示药物生效与失效机制,为解释药物的工作机制和该药物的优化设计提供分子层次的支持。论文第一章,详细介绍了凝血和抗凝的过程及机制。凝血机制是一种复杂的级联反应,经过一系列凝血因子的相继激活,凝血酶催化纤维蛋白原转化为纤维蛋白链,从而实现血液的凝固。凝血和抗凝血的动态平衡维持血液的正常生理功能。但癌症患者的凝血功能异常,癌症患者需同时面临出血和癌栓的共同风险。适配体抗凝药物因其具备高特异性及无毒性等优势,是目前具有前景的相关药物之一。因此以适配体为基础进行药物开发,有望解决癌症患者面临的复杂问题。最后介绍了单分子磁镊技术,包括磁镊的构造及工作原理,力的测量等,为药物的机理研究奠定基础。论文第二章,通过核酸药物的分子设计,将具有p H响应性能富含C碱基的i-motif序列和能够与凝血酶键合的富含G碱基的凝血酶适配体F和H序列有机结合,组成智能p H响应的抗凝血适配体药物,调控核酸药物在不同p H条件下与凝血酶的作用,实现对凝血酶抗凝作用的智能调控。通过电泳和圆二色光谱的表征,证实i-motif在不同p H条件的结构变化。凝血实验结果显示,F8-i44-H具备优异的p H响应能力,在弱酸性条件下（p H=5.3,接近癌组织微环境的p H）,该适配体对凝血过程影响较小,凝血酶的凝血功能基本不受影响,可有效应对癌组织周围的出血;同时在中性或弱碱性环境下（如,p H=7.4）该智能适配体体现出高效的抗凝血能力,是正常凝血时间的三倍以上,可有效抑制癌栓,智能效率高达120%。该智能p H响应的抗凝血适配体药物的设计填补了智能抗癌栓药物的空白,拓宽了适配体药物的应用范围和研究方向。论文第三章,通过单分子磁镊方法研究了智能p H响应抗凝血适配体药物F8-i44-H的作用机制。通过两个DNA把手将功能适配体F8-i44-H偶联到磁球和玻璃片之间,构建磁镊样品体系。磁镊实验结果显示,在p H=7.4的条件下,适配体药物F8-i44-H的两个功能域,适配体F和H,与凝血酶共同作用,抑制凝血酶的凝血功能;在p H=5.3的条件下,由于F和H之间的DNA序列形成imotif折叠结构,适配体F或适配体H不能够同时与凝血酶作用,凝血酶基本上保持了其凝血功能,从而实现了抗凝血适配体药物F8-i44-H的智能响应。我们的研究为进一步的适配体药物的优化设计与开发提供了重要参考,同时也为相关研究提供了新方法。