本发明专利技术提供了一种用于转染细胞的改进的纳米颗粒。所述纳米颗粒包括核聚合复合物和在核聚合复合物上的二氧化硅涂层，以及任选附着在二氧化硅涂层外表面的聚合物，其中该聚合复合物包含阴离子聚合物、阳离子聚合物、阳离子多肽和多核苷酸。本发明专利技术还提供了修饰细胞内的多核苷酸的改进的方法。该方法包括使细胞与纳米颗粒接触的步骤，该纳米颗粒包含核聚合复合物和在核聚合复合物上的二氧化硅涂层，以及任选附着在二氧化硅涂层外表面的聚合物，其中该聚合复合物包含阴离子聚合物、阳离子聚合物的聚合物、阳离子多肽和多核苷酸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请的交叉引用本专利申请要求于2013年9月23日提交的根据35U.S.C.§119的美国临时申请No.61/881,072的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。政府权利声明本专利技术是在美国政府支持的由国立卫生研究院所颁发的编号为R01AG030637的项目下作出的。美国政府对本专利技术拥有特定的权利。
本专利技术主要涉及使用纳米颗粒转染细胞。更具体而言，本专利技术涉及用聚合复合物核包被纳米颗粒以用于将多核苷酸传递至细胞内修饰基因表达。
技术介绍
将多核苷酸引入细胞中以改变基因表达，这需要在进入细胞之前将多核苷酸恰当地包装以避免其降解，从而允许其进入细胞和直接传递至适当的亚细胞小室。改变表达的有效性也取决于进入细胞后多核苷酸从包装中释放的时间期限(time-frame)。用于修饰基因表达的可利用的基于纳米颗粒的技术受低水平的细胞转染和在转染时有限的效果所限制，至少部分是由于其在满足前述需求时受到的限制。因此，期望获得满足所有这些要求以增强效果的基于纳米颗粒的转染剂及其使用方法。
技术实现思路
一方面，本专利技术通过提供了纳米颗粒克服了现有技术的缺点并提供了额外的优点。所述纳米颗粒包括：核聚合复合物(polyplex)和在所述核聚合复合物上的二氧化硅涂层，并且所述聚合复合物包括阴离子聚合物、阳离子聚合物、阳离子多肽和多核苷酸。另一方面，纳米颗粒还可以包括附着在二氧化硅涂层外表面的聚合物。本专利技术也提供了修饰细胞内多核苷酸的方法。该方法包括将细胞与纳米颗粒接触，其中所述纳米颗粒包括核聚合复合物和在所述核聚合复合物上的二氧化硅涂层，其中聚合复合物包括阴离子聚合物、阳离子聚合物、阳离子多肽和多核苷酸。另一方面，纳米颗粒还可以包括附着在二氧化硅涂层外表面的聚合物。通过本专利技术的技术实现了额外的特征和优点。通过以下对本发明各个方面的详细描述以及随附的附图，本专利技术的这些以及其他目的、特征和优点将变得清晰。附图说明本专利技术的一个或多个方面被特别指出，并且在对说明书进行总结的权利要求书中作为例子得到显著保护。通过以下对本专利技术的详细描述以及所附的附图，本专利技术的前述和其他目的、特征和优点将变得清晰，其中：图1A-1B为根据本专利技术的一个方面的纳米颗粒及其组分的一些实施方案的示意图；图2A为根据本专利技术的一个方面的如何制备纳米颗粒的示意图；图2B为这样的示意图，其示出了根据本专利技术的一个方面的细胞如何摄取和在细胞内处理纳米颗粒的方法；图3为这样的图示，其图解说明了根据本专利技术的一个方面的包含不同比例的各种带电聚合物和多核苷酸对聚合复合物络合的影响的图；图4为这样的图示，其图解说明了根据本专利技术的一个方面的在聚合复合物中包含或不包含阴离子聚合物的情况下，包含不同比例的各种带电聚合物和多核苷酸对聚合复合物络合的影响；图5为这样的图示，其图解说明了根据本专利技术的一个方面的在阳离子多肽存在或不存在的情况下，所包含的阴离子聚合物增加对聚合复合物的破坏作用；图6为示出了根据本专利技术的一个方面的具有不同层的纳米颗粒的尺寸的图示；图7为利用各种纳米颗粒转染的细胞的显微照片，其为根据本专利技术的一个方面的证明细胞摄取和转染后纳米颗粒亚细胞定位的显微照片；图8为利用纳米颗粒转染的细胞的显微照片，其示出了根据本专利技术的一个方面的转染后纳米颗粒在细胞内停留的持续时间；图9A-B为示出了根据本专利技术的一个方面的细胞如何摄取纳米颗粒的显微照片，所述纳米颗粒在聚合复合物的二氧化硅涂层外部附着有聚合物层；图10为这样的示意图，其示出了根据本专利技术的一个方面的包括在纳米颗粒中的由核酸编码的TALEN肽引起硬化蛋白(sclerostin)表达的沉默；图11A-11C为这样的图示，其解释说明了根据本专利技术的一个方面的用不同量的纳米颗粒转染细胞对硬化蛋白和β链蛋白表达的影响，所述纳米颗粒针对硬化蛋白的表达；图12A-12F为这样的图示，其解释说明了根据本专利技术的一个方面的用不同量的纳米颗粒转染细胞对各种细胞信号肽的表达水平的影响，所述纳米颗粒针对硬化蛋白的表达；图13为这样的显微照片，其证实了根据本专利技术的一个方面的用不同量的纳米颗粒转染细胞对共转染的报告基因的影响，所述报告基因响应于活性受到硬化蛋白介导的信号转导所抑制的转录因子，所述纳米颗粒针对硬化蛋白的表达；图14A-14C为这样的显微照片，其证实了根据本专利技术的一个方面的用不同量的纳米颗粒转染细胞对矿化作用的影响的图，所述纳米颗粒针对硬化蛋白的表达。具体实施方式下面结合附图所示的非限制性实施方案，更充分地说明本专利技术的各方面及一些特征、优点和细节。省略了对已知材料、制造工具、处理技术等的描述，从而避免在细节上模糊本专利技术。然而，应当理解，在示出本专利技术的实施方案的同时，详细的说明和具体的例子仅通过说明的方式给出，而不是以受到限制的方式给出。根据本专利技术公开的内容，在本专利技术根本观念的精神和/或范围内进行各种替换、改变、添加和/或排列对本领域技术人员来说都将是显而易见的。本专利技术公开部分提供了一种利用试剂转染细胞从而修饰基因表达的多层纳米颗粒。本专利技术提供了纳米颗粒及其使用方法，纳米颗粒设计用于提高血清稳定性、靶向传递至特定细胞类型、更高的核特异性和腔室特异性解包封(unpackaging)、提高在内化初始阶段保留显著有效负载水平的能力、以及在内化阶段之后保持有效负载释放不同时间的能力。在一个方面，多核苷酸与聚合物的复合物(或者聚合复合物)在阴离子聚合物的存在下，通过阳离子聚合物和多核苷酸缩合产生的，该复合物或聚合复合物介导的转染效率可高于多核苷酸-阳离子聚合物缀合物。通过该过程，可以制备更多的颗粒并增加用于细胞摄取的纳米颗粒的净表面积，通过该技术也可采用改进的静电相斥元件来释放核酸。基于现有文献，可以预测核苷酸从包含阴离子聚合物的纳米颗粒聚合复合物上快速解聚；然而令人惊讶的是，与之相反，在本专利技术的一个方面中，包含阴离子聚合物的纳米颗粒聚合复合物核可以延长纳米颗粒在细胞内停留的时间，以及影响基因表达或另外地调节细胞功能或有效负载的试剂的释放。在另一个方面中，纳米颗粒中阳离子多肽的存在可以介导稳定性、亚细胞区室化和有效负载释放。作为一个例子，在各种聚合复合物中，组蛋白肽N端的片段统称为组蛋白尾肽，其不仅能够通过各种组蛋本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米颗粒，包括：核聚合复合物和在所述核聚合复合物上的二氧化硅涂层；其中所述核聚合复合物包含阴离子聚合物、阳离子聚合物、阳离子多肽和多核苷酸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.23 US 61/881,0721.一种纳米颗粒，包括：
核聚合复合物和在所述核聚合复合物上的二氧化硅涂层；
其中所述核聚合复合物包含阴离子聚合物、阳离子聚合物、阳
离子多肽和多核苷酸。
2.权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述阴离子聚合物为聚(D-
谷氨酸)。
3.权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述阳离子聚合物选自由
聚(乙烯亚胺)和聚(L-精氨酸)构成的组。
4.权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述阳离子多肽为组蛋白
尾肽。
5.权利要求4所述的纳米颗粒，其中所述组蛋白尾肽为人H3
组蛋白尾肽。
6.权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述阴离子聚合物为聚(D-
谷氨酸)，所述阳离子聚合物选自由聚(乙烯亚胺)和聚(L-精氨酸)构成
的组，并且所述阳离子多肽为组蛋白尾肽。
7.权利要求6所述的纳米颗粒，其中所述多核苷酸包含编码核
酸酶的核苷酸序列。
8.权利要求7所述的纳米颗粒，其中所述核酸酶为TALEN。
9.权利要求8所述的纳米颗粒，其中所述TALEN能够在DNA
的位点特异性基因座诱导断裂，其中所述断裂导致由基因编码的蛋白
\t质表达的改变。
10.权利要求9所述的纳米颗粒，其中所述改变是降低并且所述
基因编码硬化蛋白。
11.权利要求6所述的纳米颗粒，进一步包括附着在所述二氧化
硅涂层外表面的聚合物。
12.权利要求11所述的纳米颗粒，其中附着在所述二氧化硅涂
层外表面的所述聚合物包括聚(L-精氨酸)或血管内皮生长...
【专利技术属性】
技术研发人员：希瓦·普拉萨德·科塔，安德烈·罗纳德·沃森，瓦巴维·A·潘迪特，
申请(专利权)人：伦斯勒理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US
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