核酸纳米铁补铁剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种核酸纳米铁补铁剂及其制备方法，核酸纳米铁补铁剂成分为鱼精DNA包覆的铁氧化物纳米颗粒，核酸纳米铁补铁剂的制备方法，包括下列步骤：（1）将鱼精DNA溶解在水中加热，冷却至室温；将三价铁盐粉末或者溶液缓慢加入鱼精DNA溶液中，待三价铁盐固体全部溶解，将反应体系pH调至3.0‑8.0；滤膜过滤得滤液，制得核酸纳米铁混悬液。本发明专利技术中鱼精DNA经过加热预处理后，其铁负载能力能够得到极大的提升，得到的核酸纳米铁粒径小于200 nm，可稳定存在于胃肠道环境中，无细胞毒性，在体外肠上皮细胞和缺铁性贫血动物模型中具有与硫酸亚铁相当的生物利用度。

Nano iron supplement for nucleic acid and its preparation

【技术实现步骤摘要】
核酸纳米铁补铁剂及其制备方法
本专利技术涉及一种核酸纳米铁补铁剂，特别是涉及一种鱼精DNA介导的铁氧化物纳米微粒的制备方法及其用途。
技术介绍
铁是人体需求量最高的微量元素，参与了氧气运送、能量代谢和脱氧核糖核酸合成等多种重要的生理代谢活动，当其在体内的储备耗竭而不能充分供应各组织需要时，人体便处于铁缺乏状态。铁缺乏会对胎儿和儿童的生长及认知发育造成不可逆转的负面影响，还能引起机体免疫功能的下降和重大感染性疾病发生几率的升高。食物铁强化和服用铁补充剂是目前应对铁缺乏的主导策略，主要有二价铁与三价铁。二价铁(如硫酸亚铁)溶解性好，但是易与食品基质反应，造成食品感官品质的降低，且会对肠道产生较大的刺激。而三价铁则易发生沉淀，造成其生物利用度低。然而,自然界中许多阴离子聚合物具有阻止铁沉淀的能力。如膳食动物蛋白肽、磷脂和硫酸多糖，介导了三价铁在消化道内的水解，形成了一种具有较高生物可利用性的铁氧化物纳米微粒，具体的吸收方式包括二价金属离子转运蛋白(DMT-1)和细胞内吞作用，从而促进了三价铁的吸收。核酸结构中含有磷酸基团，且具有骨架结构，因此，也具有介导形成氢氧化铁纳米微粒的潜力。核酸类物质包括生物大分子核酸、核苷酸及其衍生物等小分子物质。动物和植物细胞中的核酸类物质含量差异很大，如肉类，海鲜和酵母中含量较丰富(100-1000mg/100g湿重)，谷物中的含量为170-300mg/100g干重。在鲑鱼的鱼白中，DNA含量高时可占干重的40％以上。人乳中DNA含量1-12mg/dL。摄入核酸类物质，对于细胞的生长、发育以及维持新陈代谢平衡有着重要作用。据报道，从食物中摄入后，消化道类核苷酸中的核酸代谢物是有益的，特别是对婴儿，因为其对免疫系统或肠道菌群有积极的影响，在脂质代谢，组织的生长、发育和修复方面也有一定效果。现有文献中未发现有关核酸对三价铁溶解度和生物利用率影响的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的核酸纳米铁补铁剂的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题是：制备一种核酸纳米铁补铁剂，成分为鱼精DNA包覆的铁氧化物纳米颗粒。实现本专利技术目的采取的技术方案如下：鱼精DNA经过加热预处理后，加入铁盐后调节pH至近中性，再经过滤膜过滤后，得到的粒径小于200nm的鱼精DNA包覆的铁氧化物纳米颗粒。核酸纳米铁补铁剂的制备方法，包括下列步骤：(1)将鱼精DNA溶解在水中，在0-4℃的条件下连续搅拌至完全溶解，在70-130℃加热0-8h，冷却至室温。(2)核酸纳米铁的合成过程如下：将三价铁盐固体或者三价铁水溶液缓慢加入步骤(1)制备的鱼精DNA溶液，边加边搅拌，铁与鱼精DNA的质量比不超过0.7；待三价铁盐固体全部溶解或溶液全部滴加完毕，将反应体系的pH调整至3.0-8.0；用孔径为0.1-0.8μm滤膜过滤获得滤液，制得核酸纳米铁混悬液。优选的，本专利技术步骤(1)鱼精DNA溶液加热条件是100℃保持2h。鱼精DNA经过加热预处理后，其铁负载能力能够得到极大的提升，但100℃保持2h后，再延长加热时间对负载能力无显著提升了。进一步的，本专利技术步骤(2)反应体系的pH不超过8.0。pH值越高，反应体系氢氧根离子浓度越大，当超过8.0后，氢氧根离子对核酸的铁负载能力影响过大。进一步的，铁与鱼精DNA的质量比不超过0.7。鱼精DNA介导形成的铁氢氧化物纳米微粒可以通过Fe-O-Fe键在310nm处的特征吸收来相对定量。溶液中三价铁离子的浓度超过鱼精DNA的负载能力时，未结合的三价铁的水解会导致铁氢氧化物沉淀的产生，同时会吸附一部分已经形成纳米微粒的铁氢氧化物与之共沉，从而使得溶液中铁氢氧化物纳米微粒的量不但没有升高，反而下降了。通过观察310nm处吸光度随着铁浓度增加先上升后下降的变化过程，便可以确定铁负载能力。优选的，滤膜的孔径最佳为0.45μm。本专利技术优选的核酸是鱼精DNA。本专利技术的有益效果：本专利技术利用鱼精DNA和三价铁盐制备了一种核酸纳米铁补铁剂，可稳定存在于胃肠道环境中，无细胞毒性，在体外肠道上皮细胞和缺铁性贫血动物模型中具有与硫酸亚铁相当的生物利用度。本专利技术的核酸纳米铁补铁剂相比亚铁类补铁剂而言，对消化道的刺激性较小，且不易造成食品基质发生脂质氧化和蛋白沉淀等不利反应，而生物可利用性不弱于亚铁类补铁剂，故是一种较为理想的补铁剂，可在营养强化、营养补充或临床治疗中应用。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式和有益效果作进一步详细的说明。图1核酸纳米铁制备过程的表征。(a)鲑鱼精DNA的电泳图；(b)紫外全波长扫描；(c)动态光散射粒径分布；(d)透射电镜图；(e)EDX能谱表征；(f)傅立叶变换红外光谱。图2鲑鱼精DNA热降解对其铁负载能力的影响。(a)铁负载能力的测定；(b)热降解过程中DNA的电泳图；(c)热降解过程中鱼精DNA铁负载能力的变化；(d)热降解时间对核酸纳米铁粒径的影响。图3热降解DNA对核酸纳米铁在体外Caco-2细胞模型中铁吸收动力学的影响。采用了Caco-2单层分化细胞，细胞外液pH值为5.5，细胞铁的摄入会让钙黄绿素荧光发生猝灭，利用钙黄绿素荧光的变化相对定量细胞的铁摄入。图4核酸纳米铁在缺铁性贫血大鼠中的铁生物利用度。(a)血红蛋白再生效率；(b)血清转铁蛋白饱和度。不同字母组差异有统计学意义(P<0.05)。具体实施方式实施例1本实施例提供一种基于鲑鱼精DNA制备的核酸纳米铁及其制备过程。具体技术方案步骤如下：(1)将鲑鱼精DNA溶解在水中，配成0.45mg/mL浓度，在4℃的条件下连续搅拌至完全溶解，沸水浴加热2h，冷却至室温。(2)将氯化铁配置成2mM溶液，缓慢加入步骤(1)制备的鲑鱼精DNA溶液中，边加边搅拌，终体积比为1:1；逐滴加入1M氢氧化钠将反应溶液的pH调至7.0，然后用孔径为0.45μm滤膜过滤获得滤液，制得核酸纳米铁混悬液。实施例2实施例1制备的核酸纳米铁补铁剂的实验结果本实施例的相关实验是以实施例1中鲑鱼精DNA制备的核酸纳米铁补铁剂为基础进行的。具体为：(一)核酸纳米铁制备过程的表征，具体实验过程和实验结论如下：图1中，(a)是鲑鱼精DNA的电泳图；(b)是紫外全波长扫描；(c)是动态光散射(DLS)粒径分布；(d)是透射电镜图(TEM)；(e)是EDX能谱表征；(f)是傅立叶变换红外光谱。通过琼脂糖凝胶电泳对鲑鱼精DNA的分子量进行了表征，为大于5kb的片段(图1a)。紫外全波长扫描的显示铁氢氧化物的特征广泛吸收带在250-500nm(图1b),但经过0.45μm滤膜过滤后滤液中的吸收带消失，表明铁氢氧化物完全沉淀。图1b中由于嘌呤和嘧啶的共轭双键作用，DNA对240-290nm波长的紫外有很强的吸收能力，而最大吸收峰为260nm。当滴加氯化铁后，可以观察到DNA和铁氢氧化物的叠加的紫外吸收带在500-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.鱼精DNA在制备核酸纳米铁补铁剂上的应用。/n

【技术特征摘要】
1.鱼精DNA在制备核酸纳米铁补铁剂上的应用。


2.一种核酸纳米铁补铁剂，其特征在于，成分为鱼精DNA包覆的铁氧化物纳米颗粒。


3.根据权利要求2所述核酸纳米铁补铁剂的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）将鱼精DNA溶解在水中，在0-4℃的条件下连续搅拌至完全溶解，在70-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩浩，曾名湧，李诗洋，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37