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DNA是生物体遗传信息的载体,在生物的成长、发育、繁衍过程中发挥重要的作用。随着纳米技术的发展,DNA作为一种新兴材料可用于合成各种纳米结构。由于基于DNA的纳米结构有高度可定制的几何属性、很好的可寻址性和生物相容性,且容易进行化学修饰,是一类很有潜力的生物医学材料。但正常情况下,哺乳动物细胞对DNA材料的摄取效率较低,限制了其作为药物载体的应用。因此,本文研究了不同配体连接的DNA纳米结构与细胞的相互作用,尤其是配体连接策略对细胞摄取效率的影响,以增强DNA纳米结构进入细胞的效率。主要研究成果如下:(1)胆固醇修饰的DNA链促进DNA四面体的细胞摄取我们利用修饰有胆固醇的DNA链能锚定到细胞膜上的性质,提高与其序列互补的DNA四面体的细胞摄取。我们观察到,经胆固醇DNA介导的DNA四面体能快速富集到细胞的质膜表面,并快速被细胞摄取。在这一过程中,胆固醇DNA起到了类似于细胞表面受体的作用,因此我们将胆固醇DNA称为“人工DNA受体”。该受体介导的细胞摄取还具有特异性,只能介导带有互补序列手臂链的DNA四面体进入细胞。此外,我们还对DNA介导的摄取途径进行探索,发现其是小窝蛋白依赖的摄取途径。另外,我们发现,利用胆固醇DNA介导DNA四面体摄取的方式无明显细胞毒性,可用于提高DNA四面体运输载体的细胞摄取。此外,胆固醇DNA能促进载带阿霉素的DNA四面体进入细胞发挥药效,产生更强的细胞毒性。(2)DNA-纳米金核壳实现细胞内双模成像我们合成了具有空腔的DNA-纳米金核壳结构,空腔内可装载拉曼分子。这种DNA-纳米金核壳结构可实现细胞内双模成像,即拉曼成像和暗场成像。细胞对不同表面修饰的核壳结构的摄取效率不同,其中对同时修饰有DNA和RGD短肽的RGD/DNA-AuNPs摄取效率最高。