一种仿生纳米红细胞基因载体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种仿生纳米红细胞基因载体及其制备方法与应用。所述的仿生纳米红细胞基因载体，包括红细胞膜和包覆于红细胞膜中的可电荷反转的内核。本发明专利技术还提供了该仿生纳米红细胞基因载体的制备方法，通过酰胺反应合成可电荷反转的基因载体；再通过挤压法将可电荷反转的基因载体内核包覆于红细胞膜中。本发明专利技术首次运用生物膜包裹治疗基因用于疾病治疗，不仅可以保证内核的负电性，成功被红细胞膜包裹，实现了基因药物在体内的长循环，并在病灶微环境下可实现电荷反转从而释放核酸药物。同时该基因载体无细胞毒性，并可在体内完成无毒化的代谢，为基因治疗提供了一类全新的安全、高效的基因载体，具有广阔的应用前景。

Bionic nano red cell gene carrier and preparation method and application thereof

The invention provides a bionic nano red cell gene carrier, and a preparation method and application thereof. The bionic nano-erythrocyte gene carrier comprises a erythrocyte membrane and a chargeable reversible kernel coated in the erythrocyte membrane. The invention also provides a preparation method of the biomimetic nano-erythrocyte gene carrier, which can synthesize the gene carrier with charge inversion by amide reaction, and then coats the core of the gene carrier with charge inversion in the erythrocyte membrane by extrusion method. The invention firstly uses biofilm wrapping therapy gene for disease treatment, which can not only ensure the negative electricity of the kernel, but also be wrapped successfully by the red blood cell membrane, realize the long circulation of the gene drug in the body, and realize the charge inversion in the microenvironment of the lesion, thereby releasing the nucleic acid drug. At the same time, the gene vector has no cytotoxicity, and can complete non-toxic metabolism in vivo. It provides a new type of safe and efficient gene vector for gene therapy, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生纳米红细胞基因载体及其制备方法与应用
本专利技术属于生物医学工程材料领域，特别涉及一种仿生纳米红细胞基因载体及其制备方法与应用。
技术介绍
基因治疗作为一种能治疗遗传疾病、恶性肿瘤、病毒感染以及神经性疾病的潜在治疗方法得到了广泛的研究[1]。在基因治疗中，基因载体能否有效地引导和控制基因被病灶细胞内吞与表达是临床应用的关键。相比病毒型基因载体，非病毒型基因载体有着相对较高的生物相容性和较低的免疫原性，载基因能力强，易于制备修饰等优点，但普遍存在的血液循环时间短、细胞毒性与转染效率较低等问题。目前报道较多的非病毒型基因载体有阳离子脂质体，壳聚糖，聚乙烯亚胺(PEI)，聚赖氨酸(PLL)，多胺树枝状大分子(PAMAM)等。这些阳离子基因载体容易在血液中吸附蛋白，血液相容性有待改善，易被免疫细胞较快地捕获清除，这使得达到靶细胞的纳米粒的量极少，导致体内转染时效率低，限制了其治疗效果和临床应用。Zhang[2]首次报道了红细胞膜包裹PLGA聚合物核，采用红细胞仿生实现了体内长循环，更有效地转运到靶器官或组织。该报道被美国科学院院报《PNAS》收录后，生物膜隐身载体引起了研究人员的广泛关注，其优势体现在优良的生物相容性，体内免疫逃逸和长循环能力，最终能安全高效地进入靶细胞[3～5]。目前报道的载体隐身衣有红细胞膜[6]，白细胞膜[7]，血小板膜[8]，微生物膜[9]等等，其应用则主要集中在药物载体(现有的生物膜载药系统主要针对化疗药物的递送)和免疫方面的研究，以及促进细胞增殖和功能化[10]。然而目前采用生物膜隐身的基因载体尚未见报道。其中的原因之一是由于生物膜带负电，需要包裹的内核也带负电。负电内核虽然能被生物膜完全包裹达到仿生效果，但其无法实现溶酶体逃逸并在胞浆内将基因释放；传统的阳离子基因载体为了保证稳定性和载基因效率，形成载基因复合物后均带正电，生物膜不能完全包裹，难以做到真正的隐身。要想获得生物膜包裹的仿生细胞基因载体，必须保证内核的负电性。电荷反转型载体其在血液循环中的负电性满足了生物膜包裹的条件，并且达到病灶处由于微环境的改变可将基因释放。如何得到具有生物相容性好，无免疫原性，能体内长循环和特异性靶向的基因载体已成为当前生物医学工程材料领域亟待解决的重要课题。迄今为止，肿瘤基因治疗(如siRNA治疗)缺少一类安全高效的基因载体，将细胞仿生与电荷反转理念相结合，构建红细胞仿生型纳米基因载体及其应用尚未报道。参考文献[1]DavisME,ZuckermanJE,ChoiCHJ,SeligsonD,TolcherA,AlabiCA,etal.EvidenceofRNAiinhumansfromsystemicallyadministeredsiRNAviatargetednanoparticles.Nature.2010；464:1067-U140.[2]WangS,HuangP,ChenXY.HierarchicalTargetingStrategyforEnhancedTumorTissueAccumulation/RetentionandCellularInternalization.AdvancedMaterials.2016；28:7340-64.[3]LiJG,YuXS,WangY,YuanYY,XiaoH,ChengD,etal.AReductionandpHDual-SensitivePolymericVectorforLong-CirculatingandTumor-TargetedsiRNADelivery.AdvancedMaterials.2014；26:8217-24.[4]WangY,XiaoH,FangJ,YuXS,SuZW,ChengD,etal.Constructionofnegativelychargedandenvironment-sensitivenanomedicinefortumor-targetedefficientsiRNAdelivery.ChemCommun.2016；52:1194-7.[5]TsengSJ,ZengYF,DengYF,YangPC,LiuJR,KempsonIM.SwitchabledeliveryofsmallinterferingRNAusinganegativelychargedpH-responsivepolyethylenimine-basedpolyelectrolytecomplex.ChemCommun.2013；49:2670-2.[6]LeeY,MiyataK,ObaM,IshiiT,FukushimaS,HanM,etal.Charge-conversionternarypolyplexwithendosomedisruptionmoiety:Atechniqueforefficientandsafegenedelivery.AngewandteChemie-InternationalEdition.2008；47:5163-6.[7]YangXZ,DuJZ,DouS,MaoCQ,LongHY,WangJ.SheddableTernaryNanoparticlesforTumorAcidity-TargetedsiRNADelivery.AcsNano.2012；6:771-81.[8]MizuharaT,SahaK,MoyanoDF,KimCS,YanB,KimYK,etal.Acylsulfonamide-FunctionalizedZwitterionicGoldNanoparticlesforEnhancedCellularUptakeatTumorpH.AngewandteChemie-InternationalEdition.2015；54:6567-70.[9]WangSJ,TengZG,HuangP,LiuDB,LiuY,TianY,etal.ReversiblyExtracellularpHControlledCellularUptakeandPhotothermalTherapybyPEGylatedMixed-ChargeGoldNanostars.Small.2015；11:1801-10.[10]HuCMJ,ZhangL,AryalS,CheungC,FangRH,ZhangLF.Erythrocytemembrane-camouflagedpolymericnanoparticlesasabiomimeticdeliveryplatform.PNatlAcadSciUSA.2011；108:10980-5.
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种仿生纳米红细胞基因载体。本专利技术的另一目的在于提供所述的仿生纳米红细胞基因载体的制备方法。通过酰胺反应合成可电荷反转的基因载体；然后通过挤压法将可电荷反转的基因载体内核包覆于红细胞膜中，制备得到仿生纳米红细胞基因载体。本专利技术再一目的在于提供所述的仿生纳米红细胞基因载体在纳米医学中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种仿生纳米红细胞基因载体，包括红细胞膜和包覆于红细胞膜中的可电荷反转的内核；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生纳米红细胞基因载体，其特征在于：包括红细胞膜和包覆于红细胞膜中的可电荷反转的内核；所述的可电荷反转的内核包括可电荷反转的基因载体与核酸药物组成的纳米复合物。

【技术特征摘要】
1.一种仿生纳米红细胞基因载体，其特征在于：包括红细胞膜和包覆于红细胞膜中的可电荷反转的内核；所述的可电荷反转的内核包括可电荷反转的基因载体与核酸药物组成的纳米复合物。2.根据权利要求1所述的仿生纳米红细胞基因载体，其特征在于：所述的可电荷反转的基因载体为阳离子化的天然蛋白。3.根据权利要求1或2所述的仿生纳米红细胞基因载体，其特征在于：所述的仿生纳米红细胞基因载体表面还可以连接靶向分子。4.权利要求1或2所述的仿生纳米红细胞基因载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)可电荷反转的基因载体的制备将天然蛋白质材料和N-羟基琥珀酰亚胺溶于超纯水中进行活化反应，以活化天然蛋白质材料上的反应基团；加入具有质子缓冲能力的结构单元，调节pH，反应，超滤除杂，冷冻干燥，得到可电荷反转的基因载体；(2)仿生纳米红细胞基因载体的制备将步骤(1)制备得到的可电荷反转的基因载体与核酸药物混合，调节混合物的pH后进行孵育，通过静电作用形成可电荷反转的内核；加入红细胞膜，通过挤压法得到所述的仿生纳米红细胞基因载体。5.根据权利要求4所述的仿生纳米红细胞基因载体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的天然蛋白质材料为含羧基的人血清白蛋白，胶原蛋白和牛血清白蛋白中的至少一种；步骤(1)中所述的质子缓冲能力的结构单元指含仲胺和叔胺的聚醚酰亚胺，N’N-二异丙基乙二胺和壳聚糖中的至少一种；步骤(2)中所述的核酸药物为DNA、siRNA或microRNA中的至少一种；当所述的仿生纳米红细胞基因载体表面还连接靶向分子时，则在步骤(2)中加入红细胞膜时同时加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴箭，纪鑫，王艳明，薛巍，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44