一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种金属‑核酸纳米颗粒，所述金属‑核酸纳米颗粒是由金属离子与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒。其制备方法为将金属离子溶液加入到核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，即得到所述金属‑核酸纳米颗粒，该制备方法简单易行，适用于大规模生产。由该法制得的金属‑核酸纳米颗粒结构，能够使具有功能的核酸进入细胞发挥作用，并能包载药物分子或荧光示踪分子，使药物和核酸发挥协同治疗作用，同时实现对该纳米颗粒的实时监测。

A metal nucleic acid nanoparticle and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途
本专利技术属于纳米材料领域，涉及一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途。
技术介绍
核酸是生物系统中存储和传输遗传信息的分子，利用核酸构建纳米生物材料并赋予其功能性是材料组装发展的一个重要里程碑，该领域对纳米科学产生了显著影响。并且由于DNA或RNA具有高度稳定性、精确可控性、易于修饰等特点，可被广泛用于药物输送、生物监测等领域，因此，利用DNA或RNA构建形状可控的纳米生物材料并开发相应的功能仍然是相关领域的研究热点。DNA的序列特异性结合特性已被用于指导纳米尺度的材料组装。利用DNA纳米技术合成精确控制尺寸和形状的DNA纳米结构主要有两种方法，一种是Seeman提出的DNA可自组装纳米结构，此类纳米结构通过碱基互补配对形成构象稳定的DNA瓦片然后组装成形状可控的二维三维结构，包括二维晶格、三维纳米管和多面体等，这些基于DNA的结构主要被应用于基因或药物输送、分子传感；另一种是首先由Mirkin提出的采用非核酸基纳米颗粒充当模板，然后将功能化的DNA修饰到纳米颗粒表面，这些材料可以用于生物检测、基因治疗等。CN103264165B公开了一种以单链DNA为模板合成银纳米簇的方法。它解决了现有用于检测汞离子的纳米银生产复杂，成本过高的问题。方法是以具备胞嘧啶和鸟嘌呤的单链DNA为模板，与Ag+溶液混合后，添加还原剂还原后制得带荧光的银纳米簇。这种新型的银纳米簇有着优良的选择性和灵敏度，可应用于检测Hg2+，对于监测水中污染物质是可行的并有着未来发展前景。>CN101717112A公开了一种以DNA为模板组装氧化锌纳米链的方法，包括如下步骤：(1)将DNA水溶液、硝酸锌水溶液和六次甲基四胺水溶液按比例混合，搅拌；(2)加热至60℃-80℃，保温0.5-4h；(3)降温至室温20℃-25℃，在超声波分散仪中超声处理10-20min制样，得到一种以DNA为模板组装氧化锌纳米链。该方法简单，原料易得，耗能少，减少环境污染，通过操纵生物大分子DNA的空间结构，构建出不同平面形状的氧化锌纳米链。CN101805022B公开了一种利用大肠杆菌基因组DNA为模板制备钨酸钡纳米双线阵列的方法。该方法将硝酸钡溶液加入到大肠杆菌基因组DNA溶液中，混匀后，在4-6℃，80-90转/分的条件下，振荡孵育48-72h，然后加入钨酸钠溶液，在4-6℃，80-90转/分的条件下，振荡孵育48-72h。将上述混合溶液在80-85℃条件下加热6-8h，可以得到以大肠杆菌基因组DNA为模板的钨酸钡纳米双线阵列。该方法使利用大肠杆菌基因组DNA作为合成钨酸钡纳米双线阵列的模板构筑纳米器件成为可能。以上基于DNA的纳米结构的制备方法大多数涉及昂贵而复杂的步骤，因此，开发出一种简单有效的方法用于大规模生产具有独特功能的可控的基于DNA的纳米材料是很有必要的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属离子与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒。核酸是一种由磷酸骨架连接在一起的核苷酸组成的生物聚合物，由于带负电的磷酸盐结合位点以及碱基上的氮和氧官能团，已被证明对金属离子具有强烈的配位相互作用。本专利技术采用配位导向的自组装技术构建金属-核酸纳米结构，此纳米结构既能保证核酸的精确可调性，也能保证整个无机结构单元具有明确的粒径和形状。本专利技术制备得到的金属-核酸纳米颗粒结构，通过将金属离子与核酸配位结合，使具有功能的核酸能够进入细胞发挥作用，并能包载药物分子或荧光示踪分子，使药物和核酸发挥协同治疗作用，同时实现对该纳米颗粒的实时监测。在本专利技术中，所述金属离子包括过渡金属离子和/或镧系金属离子。优选地，所述过渡金属离子为铁、铜或锌离子中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述镧系金属离子为钆、铽或铒离子中的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术中，所述核酸为单链DNA、双链DNA、环状DNA或RNA。优选地，所述RNA为siRNA或miRNA。优选地，所述金属-核酸纳米颗粒的粒径为5-3000nm，例如5nm、10nm、20nm、28nm、47nm、79nm、83nm、95nm、105nm、162nm、192nm、212nm、237nm、302nm、352nm、582nm、652nm、800nm、1000nm、2000nm或3000nm等。第二方面，本专利技术还提供一种如上所述的金属-核酸纳米颗粒的制备方法，所述制备方法为：将金属离子溶液加入到核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，得到所述金属-核酸纳米颗粒。在本专利技术中，制备所述金属离子溶液和核酸溶液所用的溶剂为去离子水。优选地，所述涡旋的时间为0-60s，例如0s、5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s等，优选为10-30s，进一步优选20s。优选地，所述加热的方式为金属浴加热。优选地，所述加热的温度为25-100℃，例如25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、75℃、80℃、90℃、95℃、98℃或100℃等，优选80-100℃，进一步优选95℃。优选地，所述加热的时间为1-12h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h等，优选2-4h，进一步优选3h。优选地，所述离心的转速为8000-15000转/min，例如8000转/min、9000转/min、9500转/min、10000转/min、11000转/min、12000转/min、13000转/min或14000转/min等，优选12000-14000转/min，进一步优选13000转/min。优选地，所述离心的时间为1-30min，例如1min、5min、10min、12min、14min、15min、18min、20min、25min或30min等，优选5-15min，进一步优选10min。优选地，所述离心并水洗重悬的次数为1-5次，例如1次、2次、3次、4次或5次，优选2-3次。在本专利技术中，所述混合物中金属离子的浓度为0.01-30mM，例如0.01mM、0.05mM、0.1mM、0.2mM、0.6mM、1.0mM、2.0mM、3.0mM、5.0mM、10.0mM、20.0mM或30.0mM等。优选地，所述混合物中核酸的浓度为0.005-1.0mM，例如0.005mM、0.015mM、0.025mM、0.05mM、0.075mM、0.125mM、0.25mM、0.50mM、0.75mM或1.0mM等。优选地，所述混合物中金属离子与核酸的摩尔比为(1-100):1，例如1:1、2:1、3.8:1、6.9:1、14.7:1、21.7:1、4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属离子与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属离子与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒。


2.如权利要求1所述的金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述金属离子包括过渡金属离子和/或镧系金属离子；
优选地，所述过渡金属离子为铁、铜或锌离子中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述镧系金属离子为钆、铽或铒离子中的任意一种或至少两种的组合。


3.如权利要求1或2所述的金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述核酸为单链DNA、双链DNA、环状DNA或RNA；
优选地，所述RNA为siRNA或miRNA；
优选地，所述金属-核酸纳米颗粒的粒径为5-3000nm。


4.如权利要求1-3中任一项所述的金属-核酸纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
将金属离子溶液加入到核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，得到所述金属-核酸纳米颗粒。


5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，制备所述金属离子溶液和核酸溶液所用的溶剂为去离子水；
优选地，所述涡旋的时间为0-60s，优选10-30s，进一步优选20s；
优选地，所述加热的方式为金属浴加热；
优选地，所述加热的温度为25-100℃，优选80-100℃，进一步优选95℃；
优选地，所述加热的时间为1-10h，优选2-4h，进一步优选3h；
优选地，所述离心的转速为8000-15000转/min，优选12000-14000转/min，进一步优选13000转/min；
优选地，所述离心的时间为1-30min，优选5-15min，进一步优选10min；
优选地，所述离心并水洗重悬的次数为1-5次...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乐乐，王聪丽，狄正晗，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11