一种生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒及其制备方法和用途技术

一种生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒，其特征在于，其包括高聚物和活性成分构成的纳米核心，以及包裹在纳米核心外部的细胞膜中；所述细胞膜中嵌有修饰了生物正交的功能基团的基础代谢物。所述具有生物正交的功能基团的基础代谢物通过在细胞培养时加入修饰有生物正交的功能基团的基础代谢物，并通过代谢作用，而将修饰有生物正交的功能基团的基础代谢物镶嵌于细胞膜中。

Biomimetic nanoparticles of biologically targeted cell membranes and their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
一种生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒及其制备方法和用途
本专利技术提供了一种具有生物正交靶向和肿瘤光热治疗效应的细胞膜仿生纳米颗粒(BINPs)的制备技术，其核心为包裹吲哚菁绿(Indocyaninegreen,ICG)的聚乙交酯丙交酯共聚物(Poly(lactic-co-glycolicacid)，PLGA)，表面覆盖化学报告基团(-N3/-BCN/-Tz/-炔基等)功能化的细胞膜，并具有良好的光学成像与肿瘤光热治疗效应。细胞膜表面的报告基团与肿瘤细胞表面的配对基团发生共价结合，有效地提高体内肿瘤细胞对免疫细胞膜仿生纳米颗粒的靶向识别与摄取能力，增强BINPs对肿瘤细胞的光热治疗效果，并具有天然细胞膜的生物活性功能与良好的生物相容性。
技术介绍
随着恶性肿瘤发病和死亡率的逐年攀升，癌症已成为人类健康的重要威胁。尽管传统的手术、放疗、化疗及靶向治疗等手段有了长足发展，但其毒副作用大、易复发，对患者的生存状况并无显著改善。因此，发展安全、有效的抗肿瘤治疗模式对提高患者生存质量，治愈肿瘤至关重要。光热治疗(PhotothermalTherapy，PTT)作为一个优秀的肿瘤治疗策略，有着高效、非侵入性、不伤害正常组织的特点，在肿瘤治疗的研究中有着很好的应用前景。光热治疗是一种高效的，非侵入性的肿瘤治疗策略，其治疗原理是利用光敏剂的光热转换性能，在激光的照射下将光能转换为热能从而杀死肿瘤。然而，纳米材料介导的光热治疗在很大程度上受到纳米药物在肿瘤部位的累积量的影响。通常，纳米颗粒主要依靠高渗透长滞留效应(Enhancedpermeabilityandretentioneffect，EPR)效应累积在肿瘤部位，但是这种累积是有限的，提高药物的量虽然可以增加其在肿瘤中的富集，提高疗效，但是提高给药量很多时候会带来一系列的毒副作用。因此，在纳米药物的肿瘤光热治疗过程中，如何实现纳米药物的靶向递送与增强光热纳米颗粒在肿瘤部位的蓄积，是解决上述问题的关键。为了提高纳米颗粒的生物利用率，增加其在肿瘤部位的富集，对纳米颗粒进行靶向修饰是一个有效的方法。细胞膜仿生纳米颗粒通过将天然的细胞膜包裹到纳米颗粒表面，赋予了纳米颗粒与来源细胞相似功能的生物学特征。生物细胞作为一种功能活性细胞，能通过细胞膜上面的特异性受体识别肿瘤细胞，然而，肿瘤的免疫逃逸明显降低了细胞的免疫识别作用，为此需要添加额外的人工靶向增强细胞对肿瘤的识别与相互作用。生物正交靶向作为一类可在活体内进行的高效的，特异的化学反应，可以用于肿瘤的成像标记和靶向给药。基于以上原因，本专利技术设计了一种生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒，其颗粒核心为包载ICG的PLGA纳米核心，外面包覆生物正交报告基团的细胞膜，这种具有人工生物正交靶向与细胞膜特性的仿生纳米颗粒通过生物正交反应和细胞膜的免疫识别作用，实现对肿瘤的高效富集，增强光热治疗效应。纳米技术的迅猛发展使得肿瘤的靶向治疗和体内诊断有了一个飞跃的发展。纳米材料作为药物载体，可以提高药物的稳定性，降低药物的毒副作用，使药物/光敏剂在肿瘤部位精确释放或者达到缓释和控制释放的效果，克服传统药物生物利用度低，不良反应严重等缺点。纳米颗粒是较好的纳米载药体系，具有载药率高，表面易修饰等优异的特性，作为肿瘤光热治疗的新兴策略得到了广泛的研究与应用。纳米颗粒在肿瘤部位累积量的多少与肿瘤的光热治疗效果直接相关，常规纳米颗粒可通过EPR的被动靶向聚积在肿瘤部位，但是通过EPR效应累积在肿瘤中的药物是有限的，在一定程度上会限制抗肿瘤药物的治疗效果，同时增加药物剂量会给病人带来严重的生物安全性问题。为了提高药物在肿瘤中的累积，通常在纳米颗粒表面修饰主动靶向的配体分子，例如抗体，多肽、适配体等，通过配体-受体的连接实现抗肿瘤药物在肿瘤部位的高度富集，减少毒副作用。通过在纳米颗粒表面修饰靶向基团等来增加颗粒在肿瘤的靶向累积，这一技术的已经发展的较为成熟。然而，这种对纳米颗粒的功能化修饰不仅增加了制备工艺的复杂程度，同时也会给纳米颗粒的生物医学应用带来潜在的不可控因素，难以普及与推广。近年来，细胞膜仿生纳米颗粒作为一种肿瘤靶向策略得到了科学家们的广泛关注，这种纳米颗粒通过将天然的细胞膜涂覆到纳米颗粒表面，使纳米颗粒不仅包含了尺寸大小可随功能调节的纳米核心，又保留了细胞膜表面的复杂成分。细胞膜纳米颗粒作为一种仿生纳米颗粒，可以复制天然细胞的复杂功能，包括红细胞的长循环功能，癌细胞的同源靶向功能，巨噬细胞的炎症靶向功能，通过将天然的细胞膜包覆到纳米颗粒表面，可以使纳米颗粒具有天然细胞相似的生物性能。然而，由于肿瘤细胞的抗原突变与免疫逃逸，造成上述异源细胞膜仿生纳米颗粒存在靶向识别效应不足，或存在潜在的生物安全性问题。针对这些技术瓶颈，现急需开发出一种天然、安全、有效的肿瘤纳米靶向治疗技术，克服细胞治疗过程中的“脱靶效应”，提高肿瘤的光热治疗效果。
技术实现思路
本专利技术报道了一种生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒，其特征在于，其包括高聚物和活性成分构成的纳米核心，以及包裹在纳米核心外部的细胞膜中；所述细胞膜中嵌有修饰了生物正交的功能基团的基础代谢物；所述修饰了生物正交的功能基团的基础代谢物中，生物正交的功能基团为叠氮基、炔基、辛炔基、二苯基环辛炔基、四嗪基、二苯并环辛炔(DBCO)、二苯环辛二烯(DIBO)、二氟化环辛炔(DIFO)、双芳基环己酮(BARAC)或BCN((1R,8S,9r)-双环[6.1.0]壬-4-炔基-9-基甲醇)；所述的基础代谢物为氨基酸、蛋白质、糖或脂类；所述生物正交的功能基团以及基础代谢物通过化学键偶联。优选地，所述的糖为单糖或者单糖衍生物；所述的脂类为胆碱或胆碱衍生物。在本专利技术的技术方案中，所述单糖衍生物包括甘露糖胺盐酸盐、葡萄糖胺盐酸盐或半乳糖胺盐酸盐、四乙酰甘露糖(Ac4Man)、四乙酰半乳糖(Ac4Gal)、乙酰唾液酸(Neu5Ac)、四乙酰葡萄糖(Ac4Glc)；在本专利技术的技术方案中，所述单糖选自甘露糖、葡萄糖、半乳糖、脱氧核糖、果糖、核糖、木糖、阿拉伯糖。在本专利技术的技术方案中，所述胆碱类似物包括二甲基乙醇胺。在本专利技术的技术方案中，所述氨基酸衍生物选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸。在本专利技术的技术方案中，所述修饰有生物正交的功能基团的基础代谢物选自四乙酰基-N-壬炔-乙酰甘露糖胺Ac4ManNBCN、四乙酰基-N-叠氮乙酰甘露糖胺Ac4ManNAz、Ac4ManNAz、Neu5AcBCN、四乙酰基-N-炔基-乙酰半乳糖胺Ac4GalNAl、四乙酰基-N-炔基-乙酰甘露糖胺Ac4ManNAl、叠氮乙基胆碱AE-Cho、叠氮丙基胆碱AP-Cho,、炔基胆固醇AlkyneCholesterol，、叠氮苯丙氨酸Az-Phe、叠氮甲硫氨酸AHA、炔烃丙氨酸HPG、四乙酰基-N-叠氮乙酰半乳糖胺Ac4GalNAz,四乙酰基-N-叠氮乙酰葡萄糖胺Ac4GlcNAz、Neu5AcBCN壬炔-N-乙酰神经氨酸。所述具有生物正交的功能基团的基础代谢物通过在细胞培养时加入修饰有生物正交的功能基团的基础代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒，其特征在于，其包括高聚物和活性成分构成的纳米核心，以及包裹在纳米核心外部的细胞膜中；所述细胞膜中嵌有修饰了生物正交的功能基团的基础代谢物；所述修饰了生物正交的功能基团的基础代谢物中，生物正交的功能基团为叠氮基、炔基、辛炔基、二苯基环辛炔基、四嗪基、DBCO、DIBO、二氟化环辛炔(DIFO)、BARAC(biarylazacyclooctynone)或BCN((1R,8S,9r)‑双环[6.1.0]壬‑4‑炔基‑9‑基甲醇)；所述的基础代谢物为氨基酸、蛋白质、糖或脂类；所述生物正交的功能基团以及基础代谢物通过化学键偶联；优选地，所述细胞膜为正常细胞的细胞膜。

【技术特征摘要】
1.一种生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒，其特征在于，其包括高聚物和活性成分构成的纳米核心，以及包裹在纳米核心外部的细胞膜中；所述细胞膜中嵌有修饰了生物正交的功能基团的基础代谢物；所述修饰了生物正交的功能基团的基础代谢物中，生物正交的功能基团为叠氮基、炔基、辛炔基、二苯基环辛炔基、四嗪基、DBCO、DIBO、二氟化环辛炔(DIFO)、BARAC(biarylazacyclooctynone)或BCN((1R,8S,9r)-双环[6.1.0]壬-4-炔基-9-基甲醇)；所述的基础代谢物为氨基酸、蛋白质、糖或脂类；所述生物正交的功能基团以及基础代谢物通过化学键偶联；优选地，所述细胞膜为正常细胞的细胞膜。2.根据权利要求1所述的生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒，所述糖为单糖或者单糖衍生物；所述的脂类为胆碱或胆碱衍生物；优选地，所述单糖衍生物包括甘露糖胺盐酸盐、葡萄糖胺盐酸盐或半乳糖胺盐酸盐、四乙酰甘露糖(Ac4Man)、四乙酰半乳糖(Ac4Gal)、乙酰唾液酸(Neu5Ac)、四乙酰葡萄糖(Ac4Glc)；所述单糖选自甘露糖、葡萄糖、半乳糖、脱氧核糖、果糖、核糖、木糖、阿拉伯糖；所述胆碱类似物包括二甲基乙醇胺；所述氨基酸衍生物选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸；更优选地，所述修饰有生物正交的功能基团的基础代谢物选自Ac4ManNBCN、Ac4GalNAz、Ac4ManNAz、Neu5AcBCN、Ac4GalNAl、Ac4GalNAz、Ac4ManNAl、AE-Cho、AP-Cho、AlkyneCholesterol、Az-Phe、AHA、HPG。3.根据权利要求1或2所述生物正交靶向的细胞膜仿生纳米颗粒，具有生物正交的功能基团的基础代谢物通过在细胞培养时加入修饰有生物正交的功能基团的基础代谢物，并通过代谢作用，而将修饰有生物正交的功能基团的基础代谢...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林涛，潘宏，郑明彬，韩雨彤，李文军，陈泽，罗英梅，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44