开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
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研究的问题
近年来, 随着对肿瘤微环境的深入研究, 人们发现肿瘤微环境是一个低pH值、缺氧并有多种免疫细胞组成的复杂结构, 对肿瘤的生成、增殖及转移具有重要的调控作用。据此, 针对肿瘤微环境与正常内环境的不同设计新型药物载体已经成为了一种对抗肿瘤的新策略。DNA自组装技术是近年来兴起的一种通过DNA链之间的精确互补对称而构建一种多维的立体结构，具有易降解、易修饰的优点。利用肿瘤微环境响应型DNA自组装体进行药物的控释对肿瘤细胞进行靶向治疗，可以达到广谱、低毒、耐药性小的目的。
二、研究手段
首先设计出能对肿瘤微环境进行感应的自组装体，然后通过DNA折纸术完成四面体自组装体的构建，接着将自组装体通过滚环扩增的方式进行扩增，并将药物偶联到自组装体上。
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文献综述
纳米药物输送体系具备保护所荷载的药物分子不被降解以及增强抗肿瘤药物在系统给药时的生物利用度而受到广泛关注。然而,在癌症治疗中,为了获得高效的抗肿瘤效果,使用的给药剂量易对机体正常细胞产生明显的毒副作用,从而使治疗窗口狭窄。因此,理想的药物输送必须达到“高抗肿瘤效果”和“低毒副作用”的平衡。为了提高药物的抗肿瘤效果和降低毒副作用,设计出能够在肿瘤部位特异性释放药物的载体体系十分必要。近年来，随着对肿瘤微环境的深入研究，人们发现肿瘤微环境是一个低pH值、缺氧并有多种免疫细胞组成的复杂结构，对肿瘤的生成、增殖及转移具有重要的调控作用。据此，针对不同的细胞和靶点来设计新型药物载体来对抗肿瘤已经是一种新的策略。常用的肿瘤微环境刺激因子有 pH、还原性物质、酶浓度、三磷酸腺苷（ATP）。利用肿瘤微环境的靶向治疗，可以达到广谱、低毒、耐药性小的目的，并且能有效地切断肿瘤细胞与其微环境的相互作用，更高效地抑制肿瘤细胞增殖。
DNA是生物遗传信息存储和传输的重要分子，同时也是天然的纳米材料和元件．研究者们利用DNA设计和构建各种纳米结构和器件，如DNA芯片、纳米机器人、DNA信息存储、DNA计算等．这些新科技词的出现，表明了DNA在信息领域具有巨大的潜力．DNA纳米技术起源于20世纪80年代美国纽约大学的Nadrian Seeman的奇思妙想．他试图将通常认为是遗传信息载体的DNA作为材料来构建各种纳米尺度的形状或结构．最初的时候，DNA纳米技术仅能构建简单的几何图案和二维对称图形．随着研究的深入，特别是 2006 年Ｒothemund创造性地提出了DNA折纸术，给DNA纳米技术领域带来了突破性的进展。DNA折纸术是利用一条长的DNA单链，像折中国结一样来回折叠出特定的形状，同时设计出上百条短的互补链，用于和长的 DNA 单链互补来固定折叠形状．用来折叠形状的长链条称为scaffold链条，用来固定折纸形状的短链称为staple链．一般常用的scanffold链条为7249 nt的 M13mp18噬菌体的环状单链．折纸链条上所有的DNA序列都是已知的，可以在任何部位进行增减删除和连接．而且DNA折纸具有很强的鲁棒性，结构稳定、刚性强、尺寸可控．因此，DNA折纸结构是完美的纳米级全编程的信息工具．经过近20年的发展，DNA折纸术可应用于生物医药、结构材料、分子机器、生物计算等多方面．特别是近几年来，DNA 纳米技术结合新兴的人工神经网络、人工智能、大数据存储、大规模并行计算技术，相比于传统的电子计算机DNA计算有着独特的优势．
随着社会的发展以及科学技术的不断进步, 自上而下方法得到的微型器件难以满足人们对精细复杂程度的需要, 而自下而上的DNA自组装方法显现出巨大的优势， DNA折纸术作为DNA自组装方法的升华, 其应用前景非常广阔. 以DNA折纸术得到的纳米结构作为载体, 精确地组装其他功能纳米材料(如金属纳米粒子、蛋白质分子、碳纳米管、量子点等), 可得到具有特殊功能的纳米器件或药物载体. 例如, 以DNA折纸术结构作为模板, 组装贵金属纳米粒子, 通过精确控制纳米粒子的相对空间排列, 可改变纳米粒子的光电性质, 在纳米光电子学、细胞分子生物物理学、能量转移和疾病检测与治疗等方面具有巨大的潜在应用价值.
在当今人类面对癌症等多种重大疑难疾病的挑战时，传统的药物存在着诸多亟需克服的缺点，而新药的开发又代价高昂。为了改善这些既有药物的性能，发展合适的药物递送系统就成为了当前生物医药领域的迫切需求和研究热点。近几十年来，随着纳米技术的兴起，多种纳米材料都被用于药物递送的研究，如阳离子脂质体、聚合物、各种金属纳米颗粒、碳纳米管等。但是，这类载体通常存在不容忽视的安全问题，如细胞毒性和脏器累积毒性等。而DNA纳米结构作为近年来兴起的一类新型的纳米材料，在生物医学领域也有着其它材料不可比拟的优势 ：（1）DNA本身作为生命的遗传物质材料普遍存在于生物体内，而外源 DNA 在生物体内则可被降解利用，因此几乎没有生物相容性、细胞毒性和累积毒性的问题。（2）DNA 分子合成和化学修饰技术已经较为成熟和商业化，便于我们在DNA纳米结构上进行各种功能化修饰，从而拓展DNA纳米结构的功能，并且能在同一个结构上实现多种功能的组合。作为药物载体，这样的特点有利于实现药物靶向、多药物协同载运和药物控制释放等功能。（3）更重要的是，由于 DNA 基于碱基互补配对带来的精确性和可编程性，我们可以对DNA纳米结构的外形、尺寸、价态等性状进行精确调控，获得高度定制化和有序化的“智能”载体，最终实现诊疗一体化的“纳米医生”。但是，DNA纳米结构用作药物载体还有一大关键问题，带负电荷的 DNA 分子在形成纳米结构之后，能否穿过同样带负电荷的细胞膜进入细胞。在常规的细胞转染核酸分子的操作中，我们通常需要带正电荷的转染试剂（主要是阳离子脂质体聚合物）帮助外源核酸分子被细胞摄取。但是2011年，Turberfield 团队和樊春海研究组都观察到，纳米DNA四面体结构可在不需要借助任何特异配体或转染试剂的情况下被活细胞摄取。Sleiman 团队也报道了滚环扩增（RCA）组装的管状 DNA 纳米结构有较高的细胞摄取率。这些研究表明，与非结构化的线性核酸分子不同，有一定刚性和密实度的DNA纳米结构本身可被细胞主动摄取。樊春海研究组对荧光标记的 DNA 四面体为研究对象进行了单颗粒追踪，观察了它被哺乳细胞摄取的过程，说明了该类型DNA纳米结构可以通过能量依赖的细胞主动摄取进入细胞。这些研究结果为DNA纳米结构直接作为药物递送载体的可能性提供了支持。
经过近十几年的发展，DNA 折纸术取得了一系列令人瞩目的重要进展．DNA自组装从简单的一维到二维到三维结构的组装结合，以及在自组装的发展过程中，人们对信息处理的能力不断提高．每一次技术的突破都会伴随着相关领域的快速发展和其他科学的融合．目前DNA组装在信息领域的应用不仅限于简单的信息存储和解读，而是和其他很多相关学科有联合．随着人们对 DNA自组装认识的加深，DNA自组装将会在许许多多方面应用和扩展。
四、参考文献
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