磁性SF/PEI纳米颗粒及其用途制造技术

本发明专利技术涉及磁性SF/PEI纳米颗粒及其用途。该磁性SF/PEI纳米颗粒包括：磁性核心，所述磁性核心由纳米磁性材料构成；以及壳体，所述壳体形成在所述磁性核心外表面，所述壳体由蚕丝蛋白和聚乙烯亚胺构成，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺通过静电作用相结合。与现有技术中常用的转染材料PEI相比，该磁性SF/PEI纳米颗粒可以大幅度降低对待转染细胞的细胞毒性，同时，在磁场作用下能够快速高效地集中在细胞表面从而实现高效靶向磁转染的目的，转染效率大大提高。

Magnetic SF/PEI nanoparticles and their applications

The present invention relates to magnetic SF/PEI nanoparticles and their applications. The magnetic SF/PEI nanoparticles include: a magnetic core composed of nano-magnetic materials; and a shell formed on the outer surface of the magnetic core. The shell is composed of silk protein and polyethyleneimine, and the silk protein is combined with the polyethyleneimine by electrostatic action. Compared with PEI, the magnetic SF/PEI nanoparticles can significantly reduce the cytotoxicity of transfected cells. At the same time, under the action of magnetic field, the magnetic SF/PEI nanoparticles can quickly and efficiently concentrate on the cell surface to achieve the goal of high-efficiency targeted magnetic transfection, and the transfection efficiency is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
磁性SF/PEI纳米颗粒及其用途
本专利技术涉及生物
，具体地，本专利技术涉及磁性SF/PEI纳米颗粒及其用途，更具体地，本专利技术涉及磁性SF/PEI纳米颗粒、制备磁性SF/PEI纳米颗粒的方法、细胞转染的方法以及磁性SF/PEI纳米颗粒在靶向磁转染中的用途。
技术介绍
在转染应用中，PEI(聚乙烯亚胺)是一种常用的高效转染材料。高正电荷密度的PEI可与DNA结合并缩聚成纳米微粒，这些微粒可以黏合到带有负电荷的细胞表面残基，并通过內吞作用进入细胞。一旦进入细胞，胺的质子化将导致反离子大量涌入以及渗透势降低。上述变化导致的渗透膨胀使囊泡释放聚合物与DNA形成的复合物(polyplex)进入细胞质。复合物拆解后，DNA就能自由地融合到细胞核中完成转染。然而，PEI具有很强的细胞毒性，往往会导致待转染细胞的存活率较低，并且PEI不具备靶向转染的能力。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识作出的：为了解决PEI的高毒性和无法靶向转染的难题，专利技术人进行了大量的实验探索，研究开发出了一种新的磁性SF/PEI纳米颗粒，该新型颗粒将PEI与无毒、生物可相容、生物可降解的蚕丝蛋白(SF)相结合并包裹在纳米磁性颗粒(MNP)的外层。专利技术人惊喜地发现，本专利技术的磁性SF/PEI纳米颗粒可以显著降低转染载体的细胞毒性，提高转染效率及成功率；同时磁性内核使得磁转染变得可行，显著缩短了转染所需的时间，提高了整体转染效率并具有靶向作用。为此，在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种磁性SF/PEI纳米颗粒。根据本专利技术的实施例，所述磁性SF/PEI纳米颗粒包括：磁性核心，所述磁性核心由纳米磁性材料构成；以及壳体，所述壳体形成在所述磁性核心外表面，所述壳体由蚕丝蛋白和聚乙烯亚胺构成，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺通过静电作用相结合。通过研究，根据本专利技术实施例的磁性SF/PEI纳米颗粒的工作原理在于：PEI是转染需要的核心材料，依靠其高密度的正电荷吸引DNA附着凝聚。而SF是一种无毒、生物可相容且生物可降解的蛋白，主要作用是降低制成颗粒的总体正电荷，可以使得最终颗粒拥有一定的正电荷来吸引DNA，但又不至于过高而带来高毒性；同时，专利技术人发现，SF蛋白在盐溶液中的盐析作用下可促进SF/PEI混合物共同沉淀到MNP表面，从而自动组装成所述磁性SF/PEI纳米颗粒。根据本专利技术实施例的磁性SF/PEI纳米颗粒表面带有正电，可吸附带负电的DNA结合成载体-DNA复合物并通过磁转染方法高效靶向进入细胞。与现有技术中常用的转染材料PEI相比，根据本专利技术实施例的磁性SF/PEI纳米颗粒可以大幅度降低对待转染细胞的细胞毒性，同时，在磁场作用下能够快速高效地集中在细胞表面从而实现高效靶向磁转染，转染效率大大提高。根据本专利技术的实施例，上述磁性SF/PEI纳米颗粒还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：根据本专利技术的实施例，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的质量比为1：1～9：1，如1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7或1:8。专利技术人发现，若所述蚕丝蛋白的质量过小，所述磁性SF/PEI纳米颗粒的细胞毒性较高；若所述蚕丝蛋白的质量过大，在制备所述磁性SF/PEI纳米颗粒的过程中会发生沉淀现象，导致无法有效形成磁性SF/PEI纳米颗粒。由此，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的质量比为1：1～9：1时，所述磁性SF/PEI纳米颗粒的细胞毒性更小。根据本专利技术的实施例，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的总质量与所述磁性核心的质量比为5：1～15：1，如6：1、7：1、8：1、9：1、10：1、11：1、12：1、13：1或14：1。专利技术人发现，若所述磁性核心的质量过小，磁性SF/PEI纳米颗粒的磁性较弱，导致磁性SF/PEI纳米颗粒无法在磁场作用下快速高效地集中在目标细胞的表面，靶向磁转染的效率降低；若所述磁性核心的质量过大，会导致有机物(蚕丝+PEI)无法全部覆盖磁性核心。由此，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的总质量与所述磁性核心的质量比为5：1～15：1时，有机物(蚕丝+PEI)可以全部覆盖磁性核心，所述磁性SF/PEI纳米颗粒可以在磁场作用下快速高效地集中在细胞表面从而实现高效靶向磁转染，转染效率更高。根据本专利技术的实施例，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为18000～25000Da，如19000、20000、21000、22000、23000或24000Da。专利技术人发现，若所述聚乙烯亚胺的重均分子量过大，会增加所述磁性SF/PEI纳米颗粒的细胞毒性。由此，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为18000～25000Da时，所述磁性SF/PEI纳米颗粒的细胞毒性更小。根据本专利技术的实施例，所述聚乙烯亚胺为线性聚乙烯亚胺或分枝状聚乙烯亚胺。在一些实施例中，所述聚乙烯亚胺为分枝状聚乙烯亚胺。根据本专利技术的实施例，所述纳米磁性材料包括选自Fe3O4、γ-Fe2O3的至少之一。Fe3O4、γ-Fe2O3作为纳米磁性材料，其生物毒性较小。另外，考虑到对人体的毒性，不选择对生物有毒性的纳米磁性材料，例如铂钴磁性颗粒。根据本专利技术的实施例，所述磁性核心的粒径为5～30nm，如7、10、13、15、17、19、23、25、27或29nm。专利技术人发现，若所述磁性核心的粒径过大，则磁性核心趋向于聚集，导致在制备所述磁性SF/PEI纳米颗粒的过程中，磁性SF/PEI纳米颗粒也趋向于聚集，进而导致磁性SF/PEI纳米颗粒的分散效果较差。由此，所述磁性核心的粒径为5～30nm时，可以有效制备获得所述磁性SF/PEI纳米颗粒。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种制备上述任一项所述的磁性SF/PEI纳米颗粒的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：将所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺进行第一混合处理；将第一混合处理产物与纳米磁性材料物质进行第二混合处理；将第二混合处理产物进行盐析处理，以便获得所述磁性SF/PEI纳米颗粒；其中，所述蚕丝蛋白和所述聚乙烯亚胺分别以溶于水的形式提供，所述纳米磁性材料物质以分散于磷酸盐缓冲液的形式提供。与现有技术中常用的转染材料PEI相比，根据本专利技术实施例的方法制备获得的磁性SF/PEI纳米颗粒可以大幅度降低对待转染细胞的细胞毒性，同时，在磁场作用下能够快速高效地集中在细胞表面从而实现高效靶向磁转染，转染效率大大提高。根据本专利技术的实施例，上述方法还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：根据本专利技术的实施例，所述第二混合处理是通过如下方式进行的：将第一混合处理产物、纳米磁性材料物质以及极性溶剂进行第二混合处理，所述极性溶剂是指可以与水混溶的溶剂。在一些实施例中，所述极性溶剂包括选自甲醇、乙醇、丙酮、二甲亚砜的至少之一。专利技术人发现，所述极性溶剂可以和蚕丝蛋白的肽链争夺水分子，导致肽链失水而凝聚成微粒，促使微粒快速形成，使得磁性颗粒即MNP可以充分包裹进蚕丝蛋白中以便获得整体磁性。根据本专利技术的实施例，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的质量比为1：1～9：1。专利技术人发现，若所述蚕丝蛋白的质量过小，制备获得的所述磁性SF/PEI纳米颗粒的细胞毒性较大；若所述蚕丝蛋白的质量过大，制备过程中会发生沉淀现象，导致无法有效形成磁性SF/PEI纳米颗粒。由此，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的质量比为1：1～9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性SF/PEI纳米颗粒，其特征在于，包括：磁性核心，所述磁性核心由纳米磁性材料构成；以及壳体，所述壳体形成在所述磁性核心外表面，所述壳体由蚕丝蛋白和聚乙烯亚胺构成，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺通过静电作用相结合。

【技术特征摘要】
1.一种磁性SF/PEI纳米颗粒，其特征在于，包括：磁性核心，所述磁性核心由纳米磁性材料构成；以及壳体，所述壳体形成在所述磁性核心外表面，所述壳体由蚕丝蛋白和聚乙烯亚胺构成，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺通过静电作用相结合。2.根据权利要求1所述的磁性SF/PEI纳米颗粒，其特征在于，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的质量比为1：1～9：1。3.根据权利要求1所述的磁性SF/PEI纳米颗粒，其特征在于，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的总质量与所述磁性核心的质量比为5：1～15：1。4.根据权利要求1所述的磁性SF/PEI纳米颗粒，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为18000～25000Da；任选地，所述聚乙烯亚胺为线性聚乙烯亚胺或分枝状聚乙烯亚胺，优选地，所述聚乙烯亚胺为分枝状聚乙烯亚胺；任选地，所述纳米磁性材料包括选自Fe3O4、γ-Fe2O3的至少之一；任选地，所述磁性核心的粒径为5～30nm。5.一种制备权利要求1～4任一项所述的磁性SF/PEI纳米颗粒的方法，其特征在于，包括：将所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺进行第一混合处理；将第一混合处理产物与纳米磁性材料物质进行第二混合处理；将第二混合处理产物进行盐析处理，以便获得所述磁性SF/PEI纳米颗粒；其中，所述蚕丝蛋白和所述聚乙烯亚胺分别以溶于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文星，招秀伯，
申请(专利权)人：宋文星，
类型：发明
国别省市：湖南,43