一种生物纳米材料及其应用与制备制造技术

本发明专利技术公开了一种生物纳米材料及其应用与制备。本发明专利技术以核酸适配体修饰的具有靶向捕获外泌体能力的纳米粒，通过在MSN表面修饰一种或多种核酸适配体，使其具有高效地识别和捕获肿瘤外泌体同时将其代谢出体外的能力，并将其用于预防肿瘤转移。本发明专利技术捕获的肿瘤外泌体通过肝肠代谢排出体外，材料结构更简单，作用方式更新颖、有效、安全。

A kind of biological nano material and its application and preparation

【技术实现步骤摘要】
一种生物纳米材料及其应用与制备
本专利技术属于纳米材料及生物医药领域，涉及一种生物纳米材料及其应用与制备。
技术介绍
癌症是当今威胁人类健康的主要原因之一，而且至今难以治愈。90％以上的癌症病人死于肿瘤转移，因此针对肿瘤转移的靶向纳米材料能够有效抑制肿瘤转移，从而减少癌症死亡人数。肿瘤转移被认为是因肿瘤细胞由原位瘤脱落，经过血液循环到达新的位点形成新的转移病灶而成，而循环中的肿瘤细胞(CirculatingTumorCells，CTCs)要到达新的位点，肿瘤外泌体(Tumor-derivedexosomes,TDEs)的发挥的作用至关重要。我们所针对的是血液循环和肿瘤部位中的TDEs。Exosomes表面具有许多特异性蛋白，如EGFR，EpCAM，CD44等，而这些蛋白在正常细胞中不表达或者表达量很低。因此，我们能够特异性针对这些肿瘤外泌体，利用纳米材料与外泌体的靶向识别和结合，将其代谢排出体外，从而达到有效的抑制肿瘤转移的目的。外泌体(exosomes)的功能取决于其所来源的细胞类型，其可参与到机体免疫应答、抗原提呈、细胞迁移、细胞分化、肿瘤侵袭等方方面面。(HadiValadi,Karin,ApostolosBossios,Margareta,JamesJ.LeeandJanO.etal.Exosome-mediatedtransferofmRNAsandmicroRNAsisanovelmechanismofgeneticexchangebetweencells.NatCellBiol2007；9:654–9)在广泛的正常生理环境下，外泌体(exosomes)是促进真核细胞间的交流信号。在恶性肿瘤中，这种作用被用于促进癌细胞的存活和生存生长以及癌细胞的转移。外泌体能够使肿瘤细胞通过上皮间质转化而逃避免疫的攻击，从而使肿瘤发生转移(NicholasSyn,LingzhiWang,GautamSethi,Jean-PaulThieryandBoon-CherGohExosome-MediatedMetastasis:FromEpithelial–MesenchymalTransitiontoEscapefromImmunosurveillance)有研究表明肿瘤来源的外泌体参与到肿瘤细胞与基底细胞的遗传信息的交换，从而导致大量新生血管的生成，促进了肿瘤的生长与侵袭。核酸适配体是一种能识别特异性抗原的DNA或RNA序列，与传统抗体相比，它具有体积小，稳定，生物相容性高，合成简便等优点。在作为靶向基团，核酸适配体由于体积较小，产生的位阻会很少，从而加大了和靶点的结合能力。介孔二氧化硅纳米粒(MSN)是一种广泛用于疾病的诊断和治疗中的纳米材料。它独特的介孔结构，可变的粒径，良好的生物相容性，和稳定的化学特性，让MSN成为一种理想的纳米材料。现有技术中，介孔二氧化硅纳米材料通常作为药物载体应用，再利用核酸适配子起靶向识别作用，如由核酸适配子-阿霉素-介孔二氧化硅形成的新型递药系统，核酸适配子与介孔二氧化硅结合进行药物的递送。核酸适配体结合MSN纳米颗粒的应用中，可以在MSN孔道内负载药物，并对药物起到缓释的作用，提高药物的持久性。如现有技术利用已报道的可特异性结合EpCAM的DNA适配子共价结合羧基化修饰的介孔二氧化硅纳米材料，并在其介孔内装载阿霉素，靶向EpCAM阳性的SW620结直肠癌细胞，通过SW620细胞和Romas淋巴癌细胞的研究证实，在PH5.5时阿霉素的释放率明显高PH7.4的释放率；由DNA适配子-阿霉素-介孔二氧化硅形成的新型递药系统可降低EpCAM的表达、抑制肿瘤细胞的增殖同时可促进肿瘤细胞的晚期凋亡和坏死。故现有技术中缺少一种通过在介孔二氧化硅纳米粒表面修饰一种或多种核酸适配体，使其具有高效地识别和捕获肿瘤外泌体同时将其代谢出体外的能力，并将其用于预防肿瘤转移的技术。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种以核酸适配体修饰的具有靶向捕获外泌体能力的纳米粒，通过在MSN表面修饰一种或多种核酸适配体，使其具有高效地识别和捕获肿瘤外泌体同时将其代谢出体外的能力，并将其用于预防肿瘤转移。本
技术实现思路
如下：一种生物纳米材料，所述生物纳米材料为具有特异性识别肿瘤细胞外泌体的核酸适配体修饰的介孔二氧化硅纳米材料；所述介孔二氧化硅纳米材料带正电荷。一种生物纳米材料的应用，将所述生物纳米材料用于特异性识别和捕获肿瘤外泌体，捕获的肿瘤外泌体通过肝肠代谢排出体外，达到预防和治疗肿瘤细胞转移的效果。一种生物纳米材料的制备，包括如下步骤：步骤一、将十六烷基三甲基氯化铵与三乙醇胺和四乙基硅烷混合搅拌，再与3-氨丙基三乙氧基硅烷作用，得到氨基修饰的二氧化硅纳米粒子MSN-NH2；步骤二、氨基修饰的二氧化硅纳米粒子MSN-NH2在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺/N-N-羟基琥珀酰亚胺EDC/NHS作用下与核酸适配体作用得到具有靶向外泌体能力的生物纳米材料MSN-AP。进一步的，所述的MSN-AP粒径大小为50-500nm。进一步的，所述核酸适配体的连接量为10-1000pmol/mg。进一步的，所述生物纳米材料通过更改核酸适配体类型靶向其它物质将其代谢排出体外。本专利技术的作用原理为：1.以MSN作为一个小分子纳米材料的主体；2.以一种或多种核酸适配体作为靶向基团修饰MSN，使其具有靶向外泌体的能力，从而达到靶向捕获肿瘤外泌体的的目的，将肿瘤外泌体代谢出体外，从而阻断其在肿瘤转移中的作用的目的。本专利技术的效益在于：(1)本专利技术以MSN作为主体，能通过控制纳米粒的粒径，很好的透过血管、胆管内皮等并代谢出体内；再通过核酸适配体做为靶向基团，能够有效作用于癌症病人血液中的外泌体，并与之结合使其通过肝肠通道代谢出体内(2)本专利技术所用到的靶向基团的种类和数量可以根据需求改变。针对不同的靶细胞，和外泌体表面的特异性抗原，靶向基团的种类可以改变，所以本专利技术能适用于预防多种癌症的转移。附图说明图1中a是所合成MSN的透射电子显微镜(TEM)成像；b是MSN与是适配体连接后的TEM成像；c是所合成MSN的原子力显微镜(AFM)成像；d是MSN与适配体连接后MSN-AP的AFM成像；图2中A是MSN与适配体连接后MSN-AP的粒径分布；B是所合成MSN的粒径分布；图3中A是荧光共聚焦下拍摄MSN-AP(Cy5标记)捕获EXO(PKH67标记)的图片(A549细胞外泌体A-EXO，HELF细胞外泌体H-EXO)；B是TEM下拍摄MSN捕获EXO的图片；C是MSN-AP和EXO结合的模型；D是MSN-AP在血液中捕获EXO的量化统计图；图4中A是大鼠注射MSN-AP和不注射MSN-AP两种EXO(A-EXO和H-EXO)在肠中的浓度图；B是注射和不注射MSN-AP不同时间段肠中EXO的浓度图；图5中A是MSN-AP对裸鼠肿瘤转移肺组织抑制实验裸鼠肺器官照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物纳米材料，其特征在于：所述生物纳米材料为具有特异性识别肿瘤细胞外泌体的核酸适配体修饰的介孔二氧化硅纳米材料；所述介孔二氧化硅纳米材料带正电荷。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物纳米材料，其特征在于：所述生物纳米材料为具有特异性识别肿瘤细胞外泌体的核酸适配体修饰的介孔二氧化硅纳米材料；所述介孔二氧化硅纳米材料带正电荷。


2.一种权利要求1所述的生物纳米材料的应用，其特征在于：将所述生物纳米材料用于特异性识别和捕获肿瘤外泌体，捕获的肿瘤外泌体通过肝肠代谢排出体外，达到预防和治疗肿瘤细胞转移的效果。


3.一种权利要求1所述的生物纳米材料的制备，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将十六烷基三甲基氯化铵与三乙醇胺和四乙基硅烷混合搅拌，再与3-氨丙基三乙氧基硅烷作用，得到氨基修饰的二氧化硅纳米粒子MSN-NH2；
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾力，周雨，解晓东，林敏，
申请(专利权)人：福州大学，闽江学院，
类型：发明
国别省市：福建;35