用于反义基因调节的生物相容的无限配位聚合物纳米颗粒–核酸缀合物制造技术

本文中公开了含有多核苷酸的金属‑配体复合物，用于制备它们的化合物，和使用它们的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于反义基因调节的生物相容的无限配位聚合物纳米颗粒–核酸缀合物政府支持的声明本专利技术在ArmyResearchOffice授予的W911NF-11-1-0229、NationalInstitutesofHealth授予的U54CA151880和DefenseAdvancedResearchProjectsAgency(DARPA)授予的HR0011-13-2-0018下在政府支持下做出。政府具有本专利技术的某些权利。通过引用并入以电子格式呈递的材料通过引用整体并入与本文一起呈递并如下识别的计算机可读的核苷酸/氨基酸序列表：名称为“2014-110_Seqlisitng.txt”的ASCII(文本)文件，2,619字节，2015年8月20日创建。
技术介绍
球形核酸(SNA)已经作为一类新的令人感兴趣的在可编程的材料合成、生物检测和细胞内基因调节中表现出前途的材料出现。这样的结构经常包含被致密的寡核苷酸层官能化的纳米颗粒核心。最密集地研究的SNA构建体由被烷基硫醇-修饰的DNA官能化的金核心组成。尽管由金制成的SNA已经表现出作为医学诊断和研究工具的商业前景且尚未在体内表现出急性毒性，但是存在关于金纳米颗粒的潜在长期毒性和它们的代谢结局的担忧。结果，非常需要具有由生物相容的材料制成的核心的SNA的新形式。
技术实现思路
本文提供了具有以下结构的化合物：其中L是C1-20亚烷基或-C(O)NH-C1-20亚烷基；且n是1或2。在某些情况下，n是1，且在特定情况下，吡啶酮连接在苯基环上的对位处。在某些情况下，n是2，且在特定情况下，吡啶酮连接在苯基环上的每个间位处。在不同的情况下，L是C1-20亚烷基。在某些情况下，L是-C(O)NH-C1-20亚烷基。本文还提供了包含如本文中公开的化合物和Fe(III)的金属-配体复合物。在某些情况下，所述金属-配体复合物是呈无限配位聚合物(ICP)的形式，所述无限配位聚合物(ICP)具有Fe2(化合物)3的重复式或每2个Fe(III)离子3个化合物部分的比率。在某些情况下，所述金属-配体复合物还包含多核苷酸，所述多核苷酸通过所述多核苷酸上的炔烃部分共价地连接至所述化合物之一上的叠氮化物以形成三唑键。在某些情况下，所述多核苷酸连接至所述ICP上的表面叠氮化物。还提供了这样的多核苷酸，其在末端处包含含有的部分，其中L是C1-20亚烷基或-C(O)NH-C1-20亚烷基；且n是1或2。在某些情况下，n是1，且在特定情况下，吡啶酮连接在苯基环上的对位处。在某些情况下，n是2，且在特定情况下，吡啶酮连接在苯基环上的每个间位处。在不同的情况下，L是C1-20亚烷基。在某些情况下，L是-C(O)NH-C1-20亚烷基。在某些情况下，所述多核苷酸的末端具有结构或其混合物，L2是C1-10亚烷基、-C(O)-C1-10亚烷基-Y-和-C(O)-C1-10亚烷基-Y-C1-10亚烷基-(OCH2CH2)m-Y-；每个Y独立地选自键、C(O)、O、NH、C(O)NH和NHC(O)；且m是0、1、2、3、4或5。所述多核苷酸可以包含DNA。所述多核苷酸可以包含5-100个核苷碱基、或10-60个核苷碱基、或15-30个核苷碱基。本文还提供了包含如本文中公开的多核苷酸和Fe(III)的金属-配体复合物。本文还提供了一种超分子结构，其包含本文中公开的第一金属-配体复合物和本文中公开的第二金属-配体复合物，其中所述第一金属-配体复合物的多核苷酸与所述第二金属-配体复合物的多核苷酸充分互补以在适当条件下杂交。本文还提供了抑制由靶多核苷酸编码的基因产物的表达的方法，所述方法包括在足以抑制所述基因产物的表达的条件下使所述靶多核苷酸与如本文中公开的超分子复合物或如本文中公开的金属-配体复合物接触。在某些实施方案中，在体内抑制所述基因产物的表达。在某些实施方案中，在体外抑制所述基因产物的表达。在某些实施方案中，使所述基因产物的表达被抑制至少约5％。本文还提供了检测靶分子的方法，所述方法包括使所述靶分子与如本文中公开的超分子复合物或如本文中公开的金属-配体复合物接触，其中所述靶分子和所述超分子复合物或所述金属-配体复合物之间的接触导致可检测的变化。在某些实施方案中，所述检测是在体外。在某些实施方案中，所述检测是在体内。附图说明图1显示了ICP颗粒的合成和装配以及它们的细胞摄取。a)二-3,4-HOPO叠氮化物(4)的合成方案。b)从Fe(NO3)3和化合物4装配ICP颗粒，随后通过无Cu‘点击(Click)’反应与DNA缀合。c)描绘ICP-DNA缀合物的细胞摄取的方案。图2显示了DNA-ICP颗粒的表征。以下对象的AFM图像：(a)在云母上滴铸和干燥的裸ICP颗粒。b)在云母上滴铸和干燥的DNA-官能化的ICP颗粒。c)对比裸ICP和DNA-官能化的ICP的尺寸分布的DLS直方图。d)对于不同盐浓度，ICP-DNA聚集体的协作熔化。图3显示了DNA-ICP颗粒的UV-Vis分析。a)裸ICP颗粒与DNA-ICP颗粒的对比，显示了在260nm的DNA吸光度的变化。插图：在460nm的LMCT消光系数的确定。b)LMCT吸光度的pH依赖性。具有递减pH的λmax的红移指示复杂解离(参见插图)。图4显示了细胞摄取和基因击倒。用(a)Cy5-ssDNA和(b)DNA-ICP颗粒(在每种情况下100nMDNA)处理的C166细胞的共焦显微术图像。Hoechst染色用蓝色表示细胞核，而与DNA连接的Cy5染料是呈红色。c)通过流式细胞计量术定量的Cy5染料的荧光强度。d)被摄入沉淀的MCF-7乳腺癌细胞中的DNA-ICP的裸眼观察。e)用非靶向DNA-ICP、HER2靶向ssDNA+Lipofectamine和HER2靶向DNA-ICPS处理的SKOV-3细胞中的HER2蛋白的表达。图5显示了，左：用铁(IIl)滴定配体4；和右：ICP-N3颗粒的ε460的确定。图6显示了互补的(左)和非互补的(右)ICP/AuNP-DNA缀合物的热变性。图7显示了在不同时间点和浓度亲本ICP配体3的MTT毒性测定。具体实施方式本文提供了采用由三价铁离子和刚性双配位螯合配体制成的无限配位聚合物(ICP)纳米颗粒合成新的SNA纳米颗粒缀合物的策略。本公开内容可以用于，例如，反义基因调节、药物递送和生物检测。本公开内容的几个优点包括在生理pH以下解体的无毒核心；它们在穿过细胞膜方面与AuNP-SNA一样有效或更好；和所述核心从廉价的结构单元装配，这使得它们易于放大。在本文中将DNA-官能化的无限配位聚合物(ICP)纳米颗粒公开为生物相容的基因调节剂。从硝酸铁和带有伸出的叠氮化物的双配位的3-羟基-4-吡啶酮(HOPO)配体合成ICP纳米颗粒。Fe(III)向配体溶液的添加会产生纳米颗粒，其在有盐存在下是胶体学上不稳定的。通过无铜点击化学使DNA与Fe(III)-HOPOICP颗粒缀合，得到胶体学上稳定的核酸纳米构建体。所述DNA-ICP颗粒当通过序列特异性的杂交交联时表现出与致密DNA表面负载相一致的狭窄的高度协作的熔化转变。还评价了DNA-ICP颗粒的进入细胞和改变蛋白表达的能力。我们的结果指示这些新的颗粒不需要转染剂即可将核酸携带进哺乳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有以下结构的化合物

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.20 US 62/039,6961.一种具有以下结构的化合物其中L是C1-20亚烷基或-C(O)NH-C1-20亚烷基；且n是1或2。2.根据权利要求1所述的化合物，其中n是1。3.根据权利要求2所述的化合物，其中所述吡啶酮部分在对位处连接至苯基。4.根据权利要求1所述的化合物，其中n是2。5.根据权利要求4所述的化合物，其中所述吡啶酮部分在每个间位处连接至苯基。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的化合物，其中L是C1-20亚烷基。7.根据权利要求1-5中的任一项所述的化合物，其中L是-C(O)NH-C1-20亚烷基。8.一种多核苷酸，其在末端处包含含有下式的部分：其中L是C1-20亚烷基或-C(O)NH-C1-20亚烷基；且n是1或2。9.根据权利要求8所述的多核苷酸，其中n是1。10.根据权利要求9所述的多核苷酸，其中所述吡啶酮部分在对位处连接至苯基。11.根据权利要求8所述的多核苷酸，其中n是2。12.根据权利要求11所述的多核苷酸，其中所述吡啶酮部分在每个间位处连接至苯基。13.根据权利要求8-12中的任一项所述的多核苷酸，其中L是C1-20亚烷基。14.根据权利要求8-12中的任一项所述的多核苷酸，其中L是-C(O)NH-C1-20亚烷基。15.根据权利要求8-14中的任一项所述的多核苷酸，其中所述多核苷酸的末端具有结构：或其混合物，L2是C1-10亚烷基、-C(O)-C1-10亚烷基-Y-和-C(O)-C1-10亚烷基-Y-C1-10亚烷基-(OCH2CH2)m-Y-；每个Y独立地选自键、C(O)、O、NH、C(O)NH和NHC(O)；且m是0、1、2、3、4或5。16.根据权利要求8-15中的任一项所述的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含DNA。17.根据权利要求8-16中的任一项所述的多核苷酸，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：查德·A·米尔金，科林·迈克尔·卡拉布雷塞，威廉姆·E·布赖利，蒂莫西·J·默克尔，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：美国,US