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DNA纳米技术的发展为构建各类功能性纳米颗粒提供了重要的可编程模块单元。由于DNA纳米结构具有合成简单、生物相容性良好、易于功能化等特点,在生物医药等领域具有巨大的应用潜力。此外,DNA序列可被设计为核酸适配体或DNA剪切酶（DNAzyme）等多种具有生物功能的结构,因此可以用于靶向递送化疗药物、特异性沉默细胞内基因和细胞成像分析等许多领域。本课题通过设计具有多重生物功能的DNA纳米花结构,实现了细胞内特定RNA分子的吸附和清除,并用于辅助抗肿瘤化疗药物的研究。1.DNA纳米海绵用于吸附细胞内miRNA及增敏抗肿瘤药物治疗的研究本课题构建了一种多功能的DNA纳米海绵递送系统,通过负载大量的反义miRNA达到高效捕获细胞质微环境中miRNA-21的目的;并通过多位点的MUC1核酸适配体特异性靶向肿瘤细胞;同时DNA结构中的双链部分可以高效负载化疗药物阿霉素（DOX）。体外药物释放数据显示,制剂在pH 5.0环境下48 h时DOX释放量为83.75%,较pH 7.4环境中的释放量提高56.79%。DNA纳米载体在溶酶体微环境中会发生构象转换,这为精确释放DOX,减少不良反应奠定基础。我们系统研究了DNA纳米海绵在不同环境下的稳定性,并验证了DNA海绵能有效吸附miRNA-21,且能显著下调细胞内miRNA-21相关靶标Bcl-2的含量,上调Caspase家族蛋白含量,因此有望显著促进细胞凋亡并阻止肿瘤细胞的保护机制,用于协同DOX的抗肿瘤化疗。细胞摄取和内吞抑制途径实验表明DNA载体可以通过MUC1蛋白介导的内吞作用特异性地主动靶向肿瘤细胞,并对MCF-7和Hs578Bst两种细胞系具有明显的选择性。DNA纳米海绵制剂组的抑制率（作用48 h）和凋亡率（作用8 h）分别高达80.69%和65.28%,表明了miRNA-21反义核苷酸可以有效调节细胞凋亡,增强化疗药物DOX的治疗作用。2.DNA纳米花用于沉默自噬基因及增敏抗肿瘤化疗的研究本实验设计了负载多位点AS1411适配体和ATG5 DNAzyme的新型多功能DNA纳米载体,高效负载化疗药物DOX,实现了肿瘤细胞的靶向识别和自噬基因沉默辅助的化疗增敏。通过滚环复制反应（RCA反应）自组装制备了粒径约为200 nm,单分散,呈花状球形结构的DNA纳米花。载药数据（n（DNA载体）:n（DOX）=1:400时,DOX负载率为97.45%）表明了DNA纳米花的高效载药性。体外药物释放数据显示,制剂在pH 5.0环境下48 h时DOX释放量为81.85%,较pH 7.4环境中的释放量提高62.16%,这源于DNA纳米花对肿瘤微酸性环境的响应性崩解特征。合成的DNA纳米花上含有大量DNAzyme和焦磷酸镁,因此可利用本身自带的Mg2+实现高效的DNAzyme激活,达到高效剪切特异性底物的目的。ATG5基因被剪切后,其mRNA不能被完整翻译,失去自噬相关功能,从而增强了化疗药物的治疗作用。MCF-7细胞内的摄取研究表明DNA纳米花具有靶向识别作用;RT-PCR实验显示合成的DNA纳米花可有效剪切自噬相关基因ATG5。细胞毒（作用48 h抑制率高达85.79%）和细胞凋亡实验（制剂作用12 h的凋亡率是DOX的1.41倍）显示DNA纳米递送系统对肿瘤细胞系MCF-7的靶向治疗作用,表明合成的多功能DNA纳米递送系统可通过基因治疗和化疗的联合应用展现出显著增强的抗肿瘤效果。