癌症是一种致死率高的疾病,危害人们的生命健康,所以急需开发新的癌症诊断和治疗技术。化疗药物DOX作为治疗癌症的常规手段,副作用大且长期服用易导致耐药性。如何克服癌细胞耐药性并实现DOX靶向精准递送,以及药物可控快速释放对于癌症治疗至关重要。现有的无机/有机纳米材料作为DOX药物载体通过化学键连接负载DOX进入癌细胞内,但无法区分正常细胞实现靶向精准递送;DNA纳米材料通过物理嵌插负载DOX并通过粘性末端杂交连接适体,适体能够识别癌细胞表面过表达的蛋白实现药物靶向递送,但只能依赖于肿瘤细胞内的酸性环境被动降解DNA来实现DOX的释放;仅采用化疗手段无法解决耐药性难题,还需要引入基因治疗手段克服耐药性。银纳米簇荧光稳定性好,可用于药物载体细胞内SB431542定位。因此,我们致力于开发一种多功能药物递送载体,可同时运载化疗药物和核酸药物靶向进入特定癌细胞,整个运输进入细胞的过程和最后药物的释放过程可通过荧光信号监控,从而最终实现对癌细胞的化疗和基因协同治疗。本研究主要包括以下内容:(1)DNA纳米花结合银纳米簇用于癌细胞成像及药物靶向递送第一部分中,我们以滚环扩增反应(RCA)制备DNA纳米花作为药物递送载体,将化疗药物DOX、miRNA-21和MDR1 mRNA的反义核酸(ASO)送入癌细胞中实现化疗和基因协同治疗。首先,DNA纳米花尺寸可控,DNA纳米花外层DNA中含有Sgc8适体能够识别癌细胞表面PTK7蛋白从而实现靶向递送,改变纳米花表面适体种类能靶向多种癌细胞使其作为通用型药物载体。其次,乳腺癌耐药性细胞内过表达的miRNA-21与癌细胞增殖有关,MDR1 mRNA调控P-gp耐药蛋白过表达使癌细胞产生耐药性,我们针对性地负载miRNA-21和MDR1 mRNA的反义核酸实现基因治疗下调相关蛋白表达。我们将C1(miRNA-21 ASO)/C2,C3(MDR1 mRNAASO)/C4分别与纳米花表面DNA形成三条链共杂交的three way junction结构,负载核酸药物的同时有利于DOX嵌入该结构中的CG碱基对中,DOX负载率达到93%。癌细胞内的miRNA-21和MDR1 mRNA分别与C1、C3杂交,导致三链结构解组装触发DOX释放,DOX释放率达到83%。同时,miRNA-21和MDR1 mRNA与其对应的反义核酸杂交会产生“绿色荧光打开,红色荧光关闭”的荧光信号变化,缓冲液中靶标miRNA-21和MDR1 mRNA的浓度在0-500 n M内具有良好线性关系,在癌细胞荧光成像中观察到miRNA-21和MDR1 mRNA介导的荧光信号切换,成功实现miRNA-21和MDR1 mRNA细胞成像。最后,我们将DOX介导的化疗与反义核酸介导的基因治疗有机结合Z-IETD-FMK,减少了癌细胞内DOX外排,有利于更多的DOX药物分子在细胞内充分发挥化疗作用。细胞毒性实验表明负载miRNA-21/MDR1 mRNA ASO及化疗药物DOX的纳米花复合载药体系对正常细胞无影响,对癌细胞杀伤率达60%。纳米花复合载药体系实现了药物靶向精准递送、可控快速释放,对癌细胞具有较好地杀伤效果。(2)基于滚环扩增反应构建荧光生物传感器用于检测microRNA第一部分中,我们在体外检测肿瘤标志物miRNA-21,但是未引入信号放大技术,不利于低浓度靶标miRNA-21的灵敏检测。同时,链置换等无酶信号放大技术存在较高的假阳性背景信号,而酶具有较高的催化活性能够识别切割特定位点。因此,在第二部分中,我们提出APE1酶辅助靶标循环结合滚环扩增反应(RCA)构建双重信号放大的荧光生物传感器用于高灵敏度检测miRNA-21。我们设计的发夹HP环上有一个AP位点,HP单独存在时不会被APE1酶切开,靶标miRNA-21与HP环杂交形成双链后AP位点被APE1酶切开,HP分裂成HP1和HP2两部分并分离。同时,释放的靶标miRNA-21继续参与下一个循环反应触发新的HPimpulsivity psychopathology被酶切断裂,HP1与哑铃型环状模板DP杂交用于引发RCA反应,RCA反应得到含有多重G四联体重复单元的DNA长链。随后,我们在滚环扩增产物先加入K~+形成G四联体结构,再加入硫磺素T,G四联体增强硫磺素T荧光输出荧光检测信号。该检测方法在靶标miRNA-21浓度0.1-100 n M范围内具有良好的检测性能,检测限低至3.3 p M,具有良好的特异性,并在人血清样本中实现miRNA-21精准检测。