蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，属于生物医学纳米材料技术领域，该纳米晶体自组装聚集体是以蛋白质为载体材料，将油溶性纳米粒子包封在载体材料中形成纳米晶体自组装聚集体。本发明专利技术还公开了其制备方法，以蛋白质和油溶性纳米晶体之间的疏水性相互作用为主要反应机理，以蛋白质为载体，将油溶性纳米晶体包裹在蛋白质自组装成的纳米球状结构中。该制备方法操作简单、易于扩大化生产，所制得的自组装聚集体具有纳米晶体装载密度高、纳米晶体利用率高(超过90％)、自组装聚集体的粒径可以在大范围内调控、易于进行表面修饰、具有较好的胶体稳定性、高生物相容性和低生物毒性等优点；同时，利用该法可以非常方便的制备多功能纳米材料。

Protein-mediated self-assembly aggregates of nanocrystals and their preparation methods

The invention discloses a protein-mediated self-assembly aggregate of nanocrystals, which belongs to the field of biomedical nanomaterials technology. The self-assembly aggregate of nanocrystals takes protein as carrier material and encapsulates oil-soluble nanoparticles in the carrier material to form a self-assembly aggregate of nanocrystals. The invention also discloses a preparation method of the oil-soluble nanocrystals, which takes the hydrophobic interaction between protein and oil-soluble nanocrystals as the main reaction mechanism and proteins as the carrier to wrap the oil-soluble nanocrystals in the self-assembled nanospherical structure of proteins. The preparation method is simple and easy to expand production. The self-assembled aggregates have the advantages of high loading density of nanocrystals, high utilization rate of nanocrystals (more than 90%), adjustable particle size of self-assembled aggregates in a wide range, easy surface modification, good colloid stability, high biocompatibility and low biological toxicity. It is very convenient to prepare multifunctional nanomaterials.

【技术实现步骤摘要】
蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体及其制备方法
本专利技术属于生物医学纳米材料
，具体涉及蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体及其制备方法。
技术介绍
在过去的二十年中，人们研发出多种纳米晶体如超顺磁性氧化铁纳米粒子、量子点、金纳米颗粒、碳纳米管等。这些纳米晶体具有荧光、超顺磁性或等离子体效应等功能，这使它们被广泛地应用于生物医学领域。将纳米晶体组装成更大的胶体颗粒有助于改善纳米晶体的性质，例如改善其在水中的溶解性和稳定性、提供比单个纳米晶体更强的信号等。更重要的是，通过组装两种或多种具有不同性质的纳米晶体，可以构建多功能纳米粒子。而且，大量的研究结果表明，100-300纳米的纳米颗粒，更适合应用于药物递送和肿瘤成像系统。为了实现纳米晶体的组装，研究人员开发了多种支架材料，包括胶束、硅介孔纳米材料等，来构建纳米晶体自组装聚集体以满足生物系统的需求。然而，与天然材料如蛋白质、核酸相比，这些人工合成的材料具有毒性高、生物相容性差等缺点，这使得用人工合成的材料为支架材料构建的纳米晶体自组装体系不能被真正转化为药物或诊断试剂。而且，在大多数情况下，这些纳米晶体自组装体系还存在纳米晶体负载效率较低，自组装聚集体内晶体含量低等缺点。近年来，蛋白质作为无毒、具有良好的生物相容性的天然材料，已经在一些研究中被设计成纳米球状结构用于递送疏水性小分子药物。研究人员将药物加载到蛋白质纳米球状结构中，以增强药物靶向并降低化疗药物对正常组织的毒性。而以蛋白质作为载体最成功的例子就是白蛋白结合型紫杉醇(Abraxane)，它已被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于多种癌症的治疗。在一些研究中，蛋白质作为某些亲水性纳米粒的支架材料被用于肿瘤的治疗，这些研究中的纳米晶体自组装聚集体都存在纳米晶体的负载密度低、产品结构控制差、大小形状均匀度差等缺点，影响了复合纳米材料的制备。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是提供蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，利用具有疏水结构域的蛋白质和油溶性纳米晶体之间的疏水相互作用成功构建纳米晶体负载效率高、载体内的纳米晶体密度大、粒径连续可控、生物相容性好的纳米晶体自组装体系；本专利技术的另一目的在于提供其制备方法。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，该纳米晶体自组装聚集体是以蛋白质为载体材料，将油溶性纳米粒子包封在载体材料中形成纳米晶体自组装聚集体。该自组装聚集体由蛋白质与油溶性纳米晶体自组装形成。组装的驱动力为疏水性作用，蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体的水合动力学粒径在20-500nm范围内连续可调。进一步的，所述的蛋白质选自牛血清白蛋白、鸡蛋白溶菌酶、牛乳白蛋白等具有疏水性结构域的蛋白质。进一步的，所述的油溶性纳米粒子为量子点、超顺磁性氧化铁纳米粒子、银纳米晶体、金纳米晶体中的一种或几种的组合。所述的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体的制备方法，将所述的油溶性纳米粒子(一种或几种)同时溶于有机溶剂，并与蛋白质溶液混合，即得同时具有多种纳米晶体特性的多功能纳米晶体自组装聚集体。所述的蛋白质介导的油溶性纳米晶体自组装聚集体，其合成方法在于将蛋白质溶液与油溶性纳米晶体混合。进一步的，所述的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体的制备方法，包括如下步骤：1)将蛋白质溶液溶解在蛋白质缓冲液中，配置成蛋白溶液；蛋白质缓冲液为水或者磷酸盐缓冲液；2)将一种或几种油溶性纳米粒子溶解在有机溶剂中，配置成纳米晶体溶液；3)将纳米晶体溶液与蛋白质溶液混合，震荡摇匀；4)将上述混合液在室温下孵育，得到孵育后的混合液；5)将上述孵育后的混合液离心，去除上清液，沉淀即为蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体。进一步的，所述的蛋白溶液的浓度为0.1-10mg/mL，所述的纳米晶体溶液的浓度为0.05-20mg/mL，纳米晶体的浓度越高，所得纳米晶体自组装聚集体的粒径越大。进一步的，步骤4)中，所述的孵育的时间为三小时以上。专利技术原理：小尺寸的纳米晶体与蛋白质接触时诱导蛋白质发生结构变化使蛋白质暴露出疏水结构域，蛋白质中的疏水结构域与油溶性纳米晶体的疏水表面通过疏水作用力相互连接，进而自组装成蛋白质-纳米晶体自组装聚集体。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，具有较高的晶体密度，每个纳米晶体聚集体中装载超过五十个纳米晶体，易于合成多功能纳米粒子；具有较高的纳米晶体封装效率，超过90％的纳米晶体被包封在BSA自组装颗粒中；该自组装聚集体具有良好的生物相容性和低生物毒性，易于表面修饰，纳米晶体自组装聚集体的表面为蛋白质，暴露着大量氨基和羧基，易于与抗体、多肽等功能分子偶联；该自组装聚集体粒径均匀，且具有较好的胶体稳定性，能够长时间保存。本专利技术的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体制备方法，操作简单、易于扩大化生产，同时，利用该法可以非常方便的制备多功能纳米材料，纳米晶体聚集体的水合动力学粒径可以在20nm-500nm之间调控。因此，这种蛋白质介导的油溶性纳米晶体自组装聚集体能够广泛地被应用到成像、检测、治疗等生物医学领域。附图说明图1为实施例1中的牛血清白蛋白介导的超顺磁性氧化铁纳米粒子自组装聚集体(SPIONs@BSA)的透射电子显微镜照片(TransmissionElectronMicroscope，TEM)；图2为实施例1中通过控制晶体浓度控制牛血清白蛋白介导的超顺磁性氧化铁纳米粒子自组装聚集体(SPIONs@BSA)粒径的曲线图；图3为实施例2中的牛血清白蛋白介导的量子点自组装聚集体(QDs@BSA)的透射电子显微镜照片(TransmissionElectronMicroscope，TEM)；图4为实施例2中的牛血清白蛋白介导的量子点自组装聚集体(QDs@BSA)的水合动力学粒径分布曲线；图5为实施例2中牛血清白蛋白介导的量子点自组装聚集体(QDs@BSA)的水合动力学粒径随时间变化的曲线；图6为实施例3中的牛血清白蛋白介导的多功能纳米晶体自组装聚集体(SPIONs&QDs@BSA)的荧光和磁铁吸引照片；图7为实施例4中牛血清白蛋白介导的多功能纳米晶体自组装聚集体(gQDs&rQDs@BSA)内不同晶体的比例控制分析结果；图8为实施例5中的鸡蛋白溶菌酶介导的量子点自组装聚集体(QDs@CEWL)的透射电子显微镜照片(TransmissionElectronMicroscope，TEM)；图9为实施例5中的鸡蛋白溶菌酶介导的量子点自组装聚集体(QDs@CEWL)的高分辨透射电子显微镜照片(TransmissionElectronMicroscope，TEM)。具体实施方式为了进一步说明本专利技术，以下结合实例及附图对本专利技术提供的技术方法做进一步详细的描述。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外，应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，该纳米晶体自组装聚集体是以蛋白质为载体材料，将油溶性纳米粒子包封在载体材料中形成纳米晶体自组装聚集体。该自组装聚集体由蛋白质与油溶性纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，其特征在于：该纳米晶体自组装聚集体是以蛋白质为载体材料，将油溶性纳米粒子包封在载体材料中形成纳米晶体自组装聚集体。

【技术特征摘要】
1.蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，其特征在于：该纳米晶体自组装聚集体是以蛋白质为载体材料，将油溶性纳米粒子包封在载体材料中形成纳米晶体自组装聚集体。2.根据权利要求1所述的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，其特征在于：所述的蛋白质为具有疏水性结构域的蛋白质。3.根据权利要求2所述的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，其特征在于：所述的具有疏水性结构域的蛋白质选自牛血清白蛋白、鸡蛋白溶菌酶和牛乳白蛋白。4.根据权利要求1所述的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体，其特征在于：所述的油溶性纳米粒子为量子点、超顺磁性氧化铁纳米粒子、银纳米晶体、金纳米晶体中的一种或几种的组合。5.权利要求1-4中任意一项所述的蛋白质介导的纳米晶体自组装聚集体的制备方法，其特征在于：将所述的油溶性纳米粒子溶于有机溶剂后，与蛋白质溶液混合、震荡摇匀，即得同时具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮刚，于肖雅，雍雪青，刘潇，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32