四面体DNA纳米材料在骨组织工程中的应用

何易祥 赵宇昊 高昭 张通 赵海燕 王文己

骨骼系统参与了人体内诸多生理活动的调控，在维持人体内环境稳态过程中发挥关键作用，包括保护及支持其他器官、储存和调节矿物质、调节血液pH值等，其内容纳了造血干细胞及多种生长因子[1]。由严重外伤、骨骼畸形矫正、骨肿瘤切除等导致的骨结构破坏需采取有效措施进行治疗，避免发生不愈合，影响人体功能[2]。目前临床上广泛采用的自体或异体骨移植方法尚存在诸多问题[3]，因此需探究是否有更有效的治疗措施。基于组织工程研制的生物材料可为人体提供具有良好性能、有助于修复受损骨组织、对人体无毒性作用的人工骨材料，在骨缺损修复中发挥重要作用。近年来随着基因水平研究的不断进展，基于DNA分子特点研究有合适结构且具有生物活性的生物材料逐渐成为骨组织工程研究的热点。

1 DNA纳米材料及骨修复

随着基因研究的不断进展，基因治疗技术被发现可用于治疗多种疾病。基因治疗需由载体介导进入细胞后发挥作用，以DNA分子为基础的DNA纳米技术随之得到发展。Seeman[4]报道，核苷酸序列将优先形成固定的连接而不是线性双链，从而提出“结构纳米技术”概念。随后他们首次自组装合成了具有双螺旋结构边的三维立方体DNA纳米结构[5]。此后多种形态的DNA立体结构被相继合成[6-12]。

DNA纳米结构的可编辑性及生物相容性等特点使其成为基因治疗技术的热点[13]。DNA分子在适宜的条件下，凭借独特的双螺旋结构及高度特异性的碱基互补配对原则可进行自组装，将设计好的单链DNA组装成多种形态的DNA纳米结构。……