本公开涉及用于靶向和操纵线粒体功能的量子点纳米颗粒,以及使用这种量子点纳米颗粒靶向和操纵线粒体功能的方法。
Probes for Targeting and Manipulating Mitochondrial Function Using Quantum Dots
The present disclosure relates to quantum dot nanoparticles for targeting and manipulating mitochondrial functions, and methods for targeting and manipulating mitochondrial functions using such quantum dot nanoparticles.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用量子点靶向和操纵线粒体功能的探针
本文公开的实施方案涉及用于靶向和操纵线粒体功能的量子点纳米颗粒,以及使用这种量子点纳米颗粒靶向和操纵线粒体功能的方法。
技术介绍
线粒体是具有许多作用的细胞器,包括产生能量、产生热量、合成激素、调节代谢和钙、释放典型酶细胞色素c氧化酶(COX)、细胞凋亡、产生活性氧类(ROS)稳态和衰老。最近,靶向线粒体已经被考虑用于各种疾病管理方案,包括败血症、寿命终期的急性器官衰竭、癌症、阿尔茨海默病,和糖尿病。参见,例如,Karuetal.,Life,62(8),607-610,2010;Singeretal.,Virulence,5(1),66-72,2014;Wuetal.,Antioxidants&RedoxSignaling,20(5),733-745,2014;Pathaniaetal.,Adv.DrugDeliveryRev.,61,1250-1275,2009;和D’Souzaetal.,BiochimicaetBiophysicaActa,1807,689-696,2011。最近的研究提出,纳米颗粒具有在主要为溶酶体的亚细胞器中特异性积累的趋势。参见,例如,Frohlich,InternationalJournalofNanomedicine,October31,2012,5577-5591。还发现线粒体积累纳米颗粒。参见,例如,D’Souzaetal.,BiochimicaetBiophysicaActa1807(2011)689-696。研究还提出,酶细胞色素c氧化酶(COX)被认为是可见光和近红外光(NIR)区域的光接收器和光信号转换器。光照射导致COX活性增加,这导致可改变细胞稳态,和增加产生三磷酸腺苷(ATP)、活性氧类(ROS)、一氧化氮(NO),和细胞内钙(iCa2+)的一系列反应。参见,例如,Karuetal.,MultiplerolesofcytochromecoxidaseinmammaliancellsunderactionofredandIR-Aradiation,Life,62(8),607-610,2010和Tafuretal.,PhotomedicineandLaserSurgery,Volume26,Number4,2008323-28。制备和表征具有一定尺寸的颗粒受到了很多的关注,例如在2-50nm范围内,通常称为量子点(QDs)或纳米晶体。这些研究主要是由于这些材料的尺寸可调的电子特性可用于例如光学和电子设备、太阳能电池、催化剂、发光二极管和一般空间照明。QDs因其独特的光学、电子和化学性质而受到广泛研究,这些性质源于量子限制效应;随着半导体纳米颗粒的尺寸减小到玻尔半径的两倍以下,能量水平变得量子化,产生离散的能级。带隙随着粒径的减小而增加,导致尺寸可调的光学、电子和化学性质,例如尺寸依赖性的光致发光。这种如明亮和高吸收性荧光团的量子点的出现为靶向和操纵线粒体功能提供了机会。因此需要新的方法来靶向和操纵线粒体功能。
技术实现思路
公开的实施方案包括可用于靶向线粒体功能的量子点纳米颗粒。通过操纵这种量子点纳米颗粒的光学和/或光伏特性,可以调节某些线粒体功能(例如,COX活性或膜电位)用于检测和标记目的和/或用于治疗目的。在一个方面,本专利技术涉及用于靶向线粒体功能的量子点纳米颗粒。在一个实施方案中,本文叙述的量子点纳米颗粒与功能性配体偶联,以允许调节(例如,减慢或停止)线粒体中的代谢活性。在一个实施方案中,量子点纳米颗粒包含核心半导体材料和外层,其中外层包含与功能性配体连接的官能化有机涂层,以允许线粒体中的代谢活性被调节(例如,减慢或停止)。在一个实施方案中,量子点纳米颗粒与己糖激酶(HK)抑制剂偶联,例如2-脱氧葡萄糖(2DG)。HK酶负责醣酵解并与线粒体膜相关。醣酵解是癌细胞能量的主要来源。因此,量子点纳米颗粒可以具有三种分开或组合的功能:i)递送醣酵解抑制剂,例如己糖激酶(HK)抑制剂,例如2-脱氧葡萄糖(2DG);ii)活化COX,和iii)标记。在一个实施方案中,纳米颗粒,通过直接在量子点纳米颗粒的无机表面上或在用于使纳米颗粒具有水溶性和生物相容性的有机晕状体层上的酰胺、酯、硫酯或硫醇锚定基团,与功能配体连接(例如,共价键合或物理键合(电荷或范德瓦尔斯力))。在一些实施方案中,水溶性QD纳米颗粒包括一种半导体材料的核和在一些实施方案中的至少一种不同半导体分子的壳,而在其他实施方案中,水溶性QD纳米颗粒包括合金半导体材料,其具有通过组分渐变合金化向外增加的带隙值。在某些实施方案中,光响应量子点(QD)包括具有配体相互作用剂和表面改性配体的水溶性QD纳米颗粒。可以通过在包含六甲氧基甲基三聚氰胺的溶液中将配体相互作用剂和表面改性配体化学加成到QD来形成水溶性QD纳米颗粒。在特定实施方案中,配体相互作用剂是C8-20脂肪酸及其酯,而表面改性配体是单甲氧基聚环氧乙烷。在某些实施方案中,水溶性纳米颗粒包括能够结合甲基化特异性结合配体的封端配体。在某些实施方案中,封端配体选自:硫醇、羧基、胺、磷化氢、氧化膦、膦酸、次膦酸、咪唑、OH、硫醚和杯芳烃基团。在另一个实施方案中,纳米颗粒通过离子配对或范德瓦尔斯相互作用与功能配体结合。在一个实施方案中,纳米颗粒通过酰胺键与功能配体共价连接。在一个实施方案中,量子点纳米颗粒偶联物包含:包含核心半导体材料的量子点和外层,其中外层包含有机涂层的晕状体(官能化有机涂层)以使颗粒具有水溶性和生物相容性,和功能性配体,以调节线粒体中的代谢活动。在一个实施方案中,本文所述的任何量子点纳米颗粒经表面改性(例如,物理或化学涂覆和/或电荷改性)以增强量子点在线粒体附近或线粒体内的积累。合适的涂层包括,例如,线粒体配体,例如,由tebu-bio销售的抗线粒体抗体(目录号909-301-D79)、由tebu-bio销售的抗HSP60(T547)(目录号BS1179-50ul(50u1)和BS1179-100ul(100ul))、由tebu-bio销售的抗SOD1(目录号MAB10394)、由tebu-bio销售的抗Grp75克隆S19-2(目录号MAB6629)、由tebu-bio销售的抗细胞色素c(H19)(目录号BS1089-50ul(50ul)和BS1089-100ul(100ul))、三苯基鏻(TPP)及其衍生物。这些线粒体特异性配体一旦使用下面讨论的偶联化学与量子点纳米颗粒连接,就确保了量子点纳米颗粒在线粒体附近或内部的更特异性的积累。在本文所述的任何量子点纳米颗粒的一个实施方案中,纳米颗粒包含II-VI族材料、III-V族材料、I-III-VI族材料或其任何合金。在另外的实施方案中,本文所述的任何量子点纳米颗粒还包含细胞摄取增强剂,(细胞穿透肽(CPPs,如TAT、RGD,或聚精氨酸)、组织渗透增强剂,(例如,皂苷、阳离子脂质、链球菌溶血素O(SLO))或其组合。细胞摄取增强剂的实例包括,例如,反式激活转录激活因子(TAT)、Arg-Gly-Asp(RGD)三肽,或聚精氨酸肽。配体-纳米颗粒偶联物可以进一步包含其他已知的试剂,例如皂苷、阳离子脂质体或链球菌溶血素0,其可以增强细胞摄取。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米颗粒偶联物,包含:量子点包括:核心半导体材料,和外层,其中所述外层包含与官能化配体连接的官能化有机涂层,其允许调节线粒体中的代谢活性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.05 US 62/358,332;2017.06.29 US 15/637,8991.一种纳米颗粒偶联物,包含:量子点包括:核心半导体材料,和外层,其中所述外层包含与官能化配体连接的官能化有机涂层,其允许调节线粒体中的代谢活性。2.根据权利要求1所述的纳米颗粒偶联物,其特征在于所述纳米颗粒偶联物经表面改性以增强所述纳米颗粒偶联物在线粒体中的累积。3.根据权利要求1所述的纳米颗粒偶联物,其特征在于所述纳米颗粒偶联物涂覆有线粒体配体。4.根据权利要求1所述的纳米颗粒偶联物,其特征在于所述线粒体配体是三苯基鏻或其衍生物。5.根据权利要求4所述的纳米颗粒偶联物,其特征在于所述纳米颗粒包含II-VI族材料、III-V族材料、I-III-VI族材料或其任何合金。6.根据权利要求5所述的纳米颗粒偶联物,其特征在于所述官能化配体是己糖激酶抑制剂。7.根据权利要求6所述的纳米颗粒偶联物,其特征在于所述己糖激酶抑制剂是2-脱氧葡萄糖。8.根据权利要求7所述的纳米颗粒偶联物,其特征在于还包含细胞摄取增强剂、组织渗透增强剂,或其组合。9.一种制备配体纳米颗粒偶联物的方法,其特征在于包括将纳米颗粒与官能化配体偶联,所述官能化配体允许调节线粒体中的代谢活性,其中所述纳米颗粒包含量子点、核心半导体材料,和外层,其中所述外层包含羧基。10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于进一步包括纯化所述配体纳米颗粒偶联物。11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员:伊马德·纳萨尼,
申请(专利权)人:纳米技术有限公司,
类型:发明
国别省市:英国,GB
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