多肽修饰的纳米粒子及其制备方法和控制细胞中基因表达的方法技术

本发明专利技术涉及纳米粒子领域，公开了一种多肽修饰的纳米粒子及其制备方法和控制细胞中基因表达的方法。所述多肽修饰的纳米粒子包括式(a)和式(b)所示化合物构成的主体结构以及修饰于主体结构上的多肽，所述多肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示，所述多肽通过末端半胱氨酸的巯基与式(b)所示的化合物的马来酰亚胺基团进行共价连接。本发明专利技术提供的多肽修饰的纳米粒子具有良好的光热性质，可将近红外光转化为热量进一步应用到生物领域，从而实现对深层组织细胞中基因表达的高时空分辨和远程遥控。

Polypeptide modified nanoparticles, method for preparing the same, and method for controlling gene expression in cells

The invention relates to the field of nano particles, discloses a polypeptide modified nanoparticle and a preparation method thereof and a method for controlling gene expression in a cell. The polypeptide modified nanoparticles including type (a) and type (b) polypeptide shown in the main structure compound and modification to the main structure of the polypeptide amino acid sequence of SEQ ID NO:1 shows, the polypeptides by sulfhydryl and type terminal cysteine (b) maleimide group a compound represented by the covalent connection. The invention provides a polypeptide modified nanoparticles have good thermal properties, nearly infrared light into heat is further applied to the field of biology, in order to achieve high resolution temporal gene expression of deep tissue cells and remote control.

【技术实现步骤摘要】
多肽修饰的纳米粒子及其制备方法和控制细胞中基因表达的方法
本专利技术涉及纳米粒子领域，具体地，涉及一种多肽修饰的纳米粒子，一种多肽修饰的纳米粒子的制备方法以及该方法制备得到的纳米粒子，一种控制细胞中基因表达的方法。
技术介绍
基因转染，即将具有生物功能的核酸转移或运送到细胞内并使核酸在细胞内维持其生物功能。该技术不但革新了生物学和医学中许多基本问题的研究，也推动了诊断和治疗方面的分子技术发展。目前它已广泛应用于基因的结构和功能分析、基因表达与调控、基因治疗与转基因动物等研究。其中基因表达调控是现代分子生物学研究的中心课题之一。通过选择性表达某些特定基因，可实现对许多生物生命过程如细胞内信号通路的研究等。因此实现多模式的基因表达调控，如远程可控等，具有重要意义。近年来，共轭聚合物纳米粒子因其良好的光物理特性和生物兼容性受到越来越广泛的关注，并应用于生物成像、化学检测、药物传输及治疗等。但由于目前共轭聚合物激发光源主要集中在可见光区，其组织渗透能力和光毒性极大限制了其在生物医学领域的广泛应用。由于近红外光对人体组织有一定的穿透性，所以科学家们都在致力于开发近红外吸收和发射的共轭聚合物材料以实现更为广泛的生物应用，如红外生物成像和近红外光激活的光学治疗。目前为止，尚未见有关近红外光激发下的共轭聚合物纳米粒子在调控基因表达方面的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中没有共轭聚合物纳米粒子在红外光激发下调控基因表达的缺陷，提供了一种多肽修饰的纳米粒子及其制备方法以及一种控制细胞中基因表达的方法。采用本专利技术提供的多肽修饰的纳米粒子，能够实现在红外光激发下调控基因的表达，对深层组织的基因治疗提供了基础。具体的，本专利技术提供了一种多肽修饰的纳米粒子，该多肽修饰的纳米粒子包括式(a)和式(b)所示化合物构成的主体结构以及修饰于主体结构上的多肽，所述多肽的氨基酸序列如SEQIDNO:1所示，所述多肽通过末端半胱氨酸的巯基与式(b)所示的化合物的马来酰亚胺基团进行共价连接；n为15-40的整数；本专利技术还提供了多肽修饰的纳米粒子的制备方法，该制备方法包括：(1)提供或制备式(a)和(b)所示的化合物；(2)将式(a)和(b)所示的化合物进行混合自组装；(3)在迈克尔加成反应的条件下，将步骤(2)得到的混合自组装的产物与所述多肽进行接触。本专利技术还提供了上述方法制备得到的多肽修饰的纳米粒子。本专利技术还提供了一种控制细胞中基因表达的方法，该方法包括：(i)使用含有热启动子的外源基因转染细胞；(ii)将上述本专利技术提供的多肽修饰的纳米粒子与步骤(i)的含有外源基因的细胞进行接触；(iii)使用红外光照射步骤(ii)中与多肽修饰的纳米粒子接触后的细胞。本专利技术的多肽修饰的纳米粒子用于近红外光调控细胞基因表达的原理可能为：纳米粒子的主体聚合物(PDPP-DBT)为缺电子吡咯并吡咯二酮与富电子的芳香杂环共聚得到，使得共轭聚合物的吸收扩展到近红外区域。同时聚合物没有荧光发射，说明非辐射衰变是其主要的能量耗散形式，即聚合物具备将近红外光转化为热的能力。由该聚合物作为主体合成的纳米粒子依然具有良好的光热响应性质。同时将该纳米粒子修饰上细胞穿透肽Tat，可增加其进入细胞的能力。细胞通过转染技术引入外源基因后，再与纳米粒子作用引入纳米粒子，此时施加近红外光源照射，可使纳米粒子产热并迅速传到胞内质粒。由于质粒构建为热启动基因表达，所以光照即产热即可引发基因的表达，从而实现近红外光调控的胞内基因表达。本专利技术提供的多肽修饰的纳米粒子具有良好的光热性质，可将近红外光转化为热量进一步应用到生物领域，从而实现对深层组织细胞中基因表达的高时空分辨和远程遥控。本专利技术可应用在深层组织进行基因治疗，避免紫外光、磁场等对正常组织的损伤。同时本专利技术也会在生理活动等基础理论研究方面发挥重要作用。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为实施例2中主体结构PDPP-DBT的水合半径图。图2为实施例2中主体结构PDPP-DBT的透射电镜图。图3为实施例2中多肽修饰的纳米粒子PDPP-DBT/Tat在多肽修饰前后表面电荷的变化图。图4为实施例3中近红外光激发纳米粒子PDPP-DBT/Tat的升温曲线。图5为实施例3中多肽修饰的纳米粒子PDPP-DBT/Tat与细胞的相互作用的结果图。图6为实施例6中激光扫描共聚焦显微镜观察目的基因EGFP的表达情况图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种多肽修饰的纳米粒子，该纳米粒子包括式(a)和式(b)所示化合物构成(混合自组装而获得)的主体结构以及修饰于主体结构上的多肽，所述多肽的氨基酸序列如SEQIDNO:1(RKKRRQRRRC)所示，所述多肽通过末端半胱氨酸的巯基与式(b)所示的化合物的马来酰亚胺基团进行共价连接；n为15-40的整数；在本专利技术中，尽管将n控制在上述范围内即可实现本专利技术的目的，为了实现更好的调控基因的效果，所述n优选为20-35的整数。在本专利技术中，所述多肽通过末端半胱氨酸的巯基与式(b)所示的化合物的马来酰亚胺基团进行共价连接，作为有利于进入细胞的其他结构的穿透肽。根据本专利技术，在所述多肽修饰的纳米粒子中，所述式(a)所示的化合物、式(b)所示的化合物和多肽的含量可以在较大范围内变动，例如，所述式(a)所示的化合物、式(b)所示的化合物和多肽的重量比可以为1：5-15：5-15，优选为1：8-12：8-12，更优选为1：9-11：9-11。在本专利技术中，所述式(a)所示的化合物的摩尔数可以根据其质量和聚合度n来确定，具体可以为本领域的常规选择，为本领域技术人员所熟知。本专利技术还提供了一种多肽修饰的纳米粒子的制备方法，该方法包括：(1)提供或制备式(a)和(b)所示的化合物；(2)将式(a)和(b)所示的化合物进行混合自组装；(3)在迈克尔加成反应的条件下，将步骤(2)得到的混合自组装的产物与所述多肽进行接触。在本专利技术中，所述“提供式(a)和(b)所示的化合物”可以是直接称取或选取式(a)和(b)所示的化合物，也可以是制备式(a)和(b)所示的化合物。所述式(a)和(b)所示的化合物可以根据常规化学合成的方法进行合成。根据本专利技术，在步骤(1)中，式(a)所示的化合物的制备步骤可以包括：在Stille偶联反应的条件下，在催化剂存在下，将式(I)和式(II)所示的化合物进行接触。在本专利技术中，所述Stille偶联反应的条件可以为本领域的常规选择。例如，所述Stille偶联反应的条件包括：惰性气氛，温度可以为100-130℃，优选为105-115℃；时间可以为20-30小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多肽修饰的纳米粒子，其特征在于，该多肽修饰的纳米粒子包括式(a)和式(b)所示化合物构成的主体结构以及修饰于主体结构上的多肽，所述多肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示，所述多肽通过末端半胱氨酸的巯基与式(b)所示的化合物的马来酰亚胺基团进行共价连接；

【技术特征摘要】
1.一种多肽修饰的纳米粒子，其特征在于，该多肽修饰的纳米粒子包括式(a)和式(b)所示化合物构成的主体结构以及修饰于主体结构上的多肽，所述多肽的氨基酸序列如SEQIDNO:1所示，所述多肽通过末端半胱氨酸的巯基与式(b)所示的化合物的马来酰亚胺基团进行共价连接；n为15-40的整数；2.根据权利要求1所述的多肽修饰的纳米粒子，其中，n为20-35的整数；优选地，所述式(a)所示的化合物、式(b)所示的化合物和多肽的重量比为1：5-15：5-15。3.一种多肽修饰的纳米粒子的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：(1)提供或制备式(a)和(b)所示的化合物；(2)将式(a)和(b)所示的化合物进行混合自组装；(3)在迈克尔加成反应的条件下，将步骤(2)得到的混合自组装的产物与所述多肽进行接触。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，式(a)所示的化合物的制备步骤包括：在Stille偶联反应的条件下，在催化剂存在下，将式(I)和式(II)所示的化合物进行接触；优选地，所述Stille偶联反应的条件包括：惰性气氛，温度为100-130℃，时间为20-30小时；所述催化剂为Pd(PPh3)4；优选地，所述式(I)和式(II)所示的化合物的用量的重量比为1:1-1.2。5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树，王云侠，刘礼兵，吕凤婷，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11