《Pharmaceutics》：Stage-Specific Stability of Spray-Freeze-Dried Ovalbumin-Loaded Liposomes: Dissecting the Impact of Atomization, Freezing, and Drying on Cryoprotectant Performance
编辑推荐：
摘要专业翻译
核酸正日益被开发为用于纳米医学、生物传感和生物材料工程的可编程分子材料，但其生物医学应用仍受限于核酸酶降解、低效的膜转运、内涵体滞留、快速清除以及潜在的免疫激活。本综述根据核酸对最终结构的贡献，提出了一种基于角色的先进核酸架构分类框架，涵盖核酸主
摘要专业翻译
核酸正日益被开发为用于纳米医学、生物传感和生物材料工程的可编程分子材料，但其生物医学应用仍受限于核酸酶降解、低效的膜转运、内涵体滞留、快速清除以及潜在的免疫激活。本综述根据核酸对最终结构的贡献，提出了一种基于角色的先进核酸架构分类框架，涵盖核酸主导型架构、超分子核酸共组装体以及负载核酸的复合生物材料，包括序列定义的遗传载体和非序列定义的基于多聚脱氧核糖核苷酸（PDRN）的再生系统。我们比较了序列导向杂交、静电凝聚、金属-配体配位、多胺和多酚介导的相互作用以及载体或基质限制性组装，并将这些机制与结构稳定性、核酸酶抗性、细胞转运、胞内释放、刺激响应性和生物活性相关联。对药物和核酸递送、分子诊断、再生与皮肤修复生物材料、疫苗接种和免疫调节等应用进行了批判性评估。跨平台而言，架构作为一个制剂变量，必须在分子保护与功能性释放、有效递送、生物安全性和可制造性之间取得平衡。转化开发需要定量的结构-性能关系、标准化表征、稳定性评估、可规模化加工以及情境特异性的药代动力学和监管评价。这一综合视角为先进核酸系统的合理药物开发提供了设计原则。
论文主体内容专业总结
1. 引言
核酸作为一类基本的生物大分子，其从遗传分子向可编程纳米材料的转变重塑了现代纳米生物技术。DNA折纸、框架核酸（如四面体框架核酸tFNA）、球形核酸（SNA）和DNA水凝胶等代表性系统展示了核酸不仅能编码生物学信息，还能编码结构形态、空间组织和治疗功能。然而，核酸在生物医学转化中仍面临核酸酶降解、膜通透性差、内涵体滞留和免疫刺激等固有障碍。现有综述多按材料组成、结构形态或生物医学应用分类，缺乏对核酸在组装中功能角色如何影响最终架构和生物学行为的系统认识。因此，本综述提出一个互补的基于角色的分类框架，根据核酸在结构形成中的主导程度，将先进核酸架构分为核酸主导型架构、超分子核酸共组装体和核酸负载型复合生物材料三类，并视为一个连续谱系而非严格离散类别。
2. 先进核酸架构的结构类别
本部分依据核酸与非核酸组分在决定最终结构中相对贡献进行分类。核酸主导型架构主要由核酸程序化几何、空间组织或网络形成定义；超分子核酸共组装体源于核酸与外部分子或离子伙伴的协同贡献；核酸负载型复合生物材料主要由载体或基质组分塑造，核酸主要发挥治疗、基因调控或再生功能。
2.1. 核酸主导型架构
球形核酸（SNA）通过核酸链在纳米尺度基底上的致密有序排列实现，相比游离寡核苷酸具有更高的核酸酶抗性和细胞摄取能力，但摄取本身不等同于功能性胞内递送。DNA折纸技术可构建二维、三维或中空几何形状的精确纳米结构，其在实际环境中的行为受静电相互作用、水合效应和机械适应性的复杂调控，应被视为动态聚电解质系统而非刚性纳米框架。框架核酸（如tFNA）通过四条寡核苷酸链的序列特异性碱基配对组装成三维四面体架构，其粒径是制剂依赖属性而非架构固有常数，可通过小窝蛋白依赖性内吞途径进入细胞，但内涵体逃逸需单独验证。DNA水凝胶通过自组装或交联机制形成三维网络，分为合成聚合物复合网络和纯DNA自组装基质两种类型，其可编程性和结构适应性支持在再生医学和受控递送中的应用。
3. 超分子核酸共组装机制
本部分强调机制归属需直接实验证据支持。核酸的负电磷酸二酯骨架与多价阳离子、多胺、阳离子聚合物等的静电吸引驱动电荷中和、分子凝聚和超分子组装。
3.1. 静电复合
壳聚糖通过质子化伯胺与核酸阴离子磷酸基团的静电结合形成聚电解质复合物，分子量、脱乙酰度、质子化程度和N/P比共同决定颗粒尺寸、表面电荷和核酸结合。聚乙烯亚胺（PEI）通过静电相互作用压缩DNA，其结合强度受N/P比和离子强度调控，可逆而非最大化的复合是更相关的设计目标。4-二甲氨基吡啶（DMAP）通过亲核试剂与DNA的静电结合使酶促DNA微海绵结构松散并重组装为中空球壳结构，全程在水相中进行。天然多胺（亚精胺和精胺）作为多价抗衡离子主要与DNA磷酸骨架结合，通过电荷中和驱动协同的线圈-球状转变，产生环形、球形或棒状凝聚体。
3.2. 金属-配体配位
Fe2?介导的配位交联可直接形成Fe-DNA纳米球，Fe2?/核苷酸比例和碱基依赖性亲和力（A>G>C>T）调控颗粒尺寸和分子堆积。Cu2?-DNAzyme纳米杂合体通过Cu2?与磷酸和碱基供体位点结合凝聚DNAzyme，并经单宁酸复合稳定，其形态主要由金属-核酸配位决定，而催化活性由特定序列决定。Mg2?在Co(NH?)?3?驱动的DNA环形凝聚中主要作为途径修饰因子，通过预结合抑制环形核形成但允许凝聚体进一步生长。Co(NH?)?3?作为取代惰性的三价凝聚抗衡离子，通过电荷补偿和抗衡离子关联驱动DNA塌缩为环形凝聚体，其配位惰性不应等同于药理学惰性。
3.3. 氢键、碱基堆积与多酚黏附
单宁酸（TA）作为多价超分子交联剂，通过酚基与核酸表面的多价氢键和疏水/芳香相互作用驱动组装，密集的TA结合限制核酸酶可及性，但定量保护-释放窗口尚未建立。姜黄素更适合作为分子相互作用模型而非成熟核酸载体，光谱证据支持其与DNA沟槽、碱基和磷酸基团的非共价结合，但未证实可控纳米级凝聚。表没食子儿茶素-3-O-没食子酸酯（EGCG）可通过协同氢键和疏水相互作用预复合siRNA并招募阳离子聚合物形成核壳纳米颗粒，其摄取途径和胞内命运具有架构依赖性。
3.4. 表面活性剂与膜辅助共组装
阳离子表面活性剂通过吸附于DNA骨架减少相邻磷酸基团间的静电排斥，促进DNA压实。DPPC脂质体-DNA-Me2?三元复合物中，金属阳离子作为桥梁连接脂质极性头和DNA磷酸基团，其热致相行为部分改变，为基因递送系统设计提供机制见解。
3.5. 核酸负载型复合生物材料
脂质纳米颗粒（LNP）是载体主导型组装，其架构主要由脂质化学和加工条件决定，可电离脂质的表观pKa、辅助磷脂、胆固醇和PEG-脂质共同调控颗粒性质、内涵体逃逸和体内命运。聚合物载体限制系统通过将核酸聚电解质复合物嵌入次级聚合物基质实现层级结构控制，加工条件可显著影响缓冲行为、细胞摄取和转染效率。负载PDRN的海藻酸盐水凝胶中，离子交联和席夫碱偶联建立基质，交联密度、溶胀和降解预期调控PDRN迁移和组织暴露。负载PDRN的透明质酸（HA）水凝胶通过HA羧基与PDRN氨基的酰胺键共价偶联，兼具HA基质黏弹性和PDRN再生活性，但现有证据仍处于临床前阶段。
4. 先进核酸架构的应用
4.1. 药物递送：以质粒DNA为载荷、氧化谷胱甘肽交联低分子量PEI为阳离子支架、海藻酸钠为阴离子调节组分的三元SA@GP/DNA纳米颗粒展示了递送性能取决于凝聚强度、表面电荷、核酸酶保护、细胞摄取、内涵体逃逸、胞内释放和生物安全性的协同优化。
4.2. 胞内与局部核酸递送：递送性能应由实验解析的转运步骤定义，而非总细胞积累量。内吞摄取不能作为胞质可用性或功能性递送的替代指标，siRNA和mRNA需要胞质可及性，而pDNA还需核内进入。
4.3. 生物传感与分子诊断：碳点辅助DNA纳米球平台（CANs）通过PEI修饰碳点与DNA的静电复合实现高密度核酸负载和探针保护，可构建DNAzyme逻辑门系统用于肿瘤细胞miRNA成像。DNA折纸纳米孔通过精确控制孔径和化学功能实现可编程分子转运和单分子核酸识别，电压诱导变形和计算模拟为合理纳米孔设计提供机制指导。
4.4. 皮肤修复与美容科学：多核苷酸和PDRN（多聚脱氧核糖核苷酸）主要来源于鱼类DNA，其生物活性与核苷酸补救途径和腺苷A2A受体介导的抗炎及组织修复信号相关。随机双盲安慰剂对照试验为PDRN在慢性糖尿病足溃疡中的疗效提供了临床证据，但不支持泛化的组织再生结论。
4.5. 疫苗接种、免疫调节与新兴生物界面：核酸疫苗递送遗传模板指导原位抗原表达，壳聚糖寡糖包封DNA疫苗的溶解微针平台可实现皮内递送、树突状细胞成熟和cGAS-STING介导的抗病毒免疫。DNA折纸上CpG间距的纳米级控制可直接调节树突状细胞活化和适应性免疫。
5. 转化考量和就绪度
转化要求实验定义的核酸架构可表达为可测量、可复现的产品规格。序列程序设计需从寡核苷酸合成和纯化开始质量控制，超分子共组装需关注组装态分布和组分比例，载体主导制剂需验证货物完整性和功能性释放。体内药代和生物分布研究应区分完整组装体与释放核酸、载体相关物种及降解产物。人体证据高度依赖平台：LNP具有最成熟的临床先例，SNA已进入早期人体研究，DNA折纸和tFNA仍以临床前证据为主，PDRN和PN材料虽有临床评价但证据质量存在异质性。
6. 结论
核酸架构应被视为调控分子保护、转运、胞内可利用性和释放的制剂变量。设计原则包括：核酸保护与货物释放应作为耦合变量优化；细胞摄取不能作为有效递送的替代指标；额外结构复杂性仅在产生可测量性能改进时保留；生物安全性应在架构层面评估；可制造性应在制剂设计阶段纳入。未来开发应聚焦于定量结构-性能关系、标准化表征、可规模化制造和情境特异性药代与监管评价。
