一种近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体的制备方法。所述方法包括以下步骤：确定具有近红外响应和光热转化性能的纳米粒子；设计双螺旋核酸；以纳米粒子为核心，将双螺旋核酸链接到纳米离子表面，形成近红外－核酸的核壳结构；将抗肿瘤药物结合到核酸的双螺旋位置；选择合适的光照强度、光密度和光照时间，使核酸纳米粒子的温度上升到核酸双螺旋变性范围内，近红外－核酸纳米粒子在解旋的过程中释放出结合在双螺旋部位的抗肿瘤药物。本发明专利技术实现近红外光热转换纳米材料通过温度变化控制核酸表面药物释放的作用，有利于提高药物的使用效率，减少药物的用量，减轻患者多次给药的痛苦，降低对正常组织的毒副作用，提高患者的生存质量。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体的制备方法
本专利技术涉及一种核酸纳米药物载体，具体涉及一种近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体及其制备方法。
技术介绍
恶性肿瘤是导致人类死亡的主要疾病，严重威胁着人类的健康。随着人口基数的增加和生存环境的恶化，全球恶性肿瘤发病率到2020年将会上升一倍，克服恶性肿瘤对人类健康的威胁是全球临床研究的重要课题。目前，临床治疗恶性肿瘤的药物对肿瘤细胞和正常细胞都有毒性，非特异性的细胞毒性使抗肿瘤药物具有较强的副作用，在治疗过程中对患者的健康损害较大。此外，抗肿瘤药物在体内半衰期短，通常需要多次给药，进一步加重了抗肿瘤药物对正常细胞的损伤。因此，结合肿瘤学重大科学问题和纳米材料技术，设计并合成具有靶向、高效和安全的针对肿瘤细胞功能纳米材料具有重要的临床意义。纳米生物技术与肿瘤医学的结合形成的纳米肿瘤医学是纳米应用于医学中的重要领域，也是当前各国前沿科技优先发展的核心领域。纳米粒子作为抗肿瘤的药物载体，具有小尺寸效应、纳米表面效应、量子效应和肿瘤滞留效应，此外，与传统的药物载体相比较，纳米药物载体可通过细胞膜表面进入细胞质，使具有核酸损伤的抗肿瘤药物更好的发挥药效。随着纳米技术和材料制备方法的发展，在纳米材料表面进行修饰，利用纳米结构独特的声、光、电、热、磁等特殊性质来增强恶性肿瘤的体外检测、活体影像以及药物的靶向递送与治疗等方法，是目前生命科学对纳米科技提出的最具挑战性的问题，也是纳米科技发展面临的一项重大国家需求。具有近红外吸收功能的纳米材料是一种理想的红外断层成像的显影剂和光热治疗的药物载体。纳米金(NanoAu)作为具有近红外效应的纳米材料，因为其制备简单、生物相容性好和表面易修饰成为最受瞩目的纳米材料之一。纳米金在近红外光区(700-1200nm)有可吸收峰，近红外区是机体组织的透过窗口，近红外光在机体组织透过率最高，没有非特异性荧光，对人体损害最小并适合于长时间连续监测，是一种非常理想的近红光谱技术(NearInFraredSpectroscopy，NIRS)的纳米材料。此外，纳米金具有较高的近红外光能转化成热能效率，可实现肿瘤的光热治疗(Photo-thermalTherapy，PTT)。纳米金在近红外光(520nm或808nm)的照射下高效的将光能转化成热能，肿瘤细胞对温度敏感及高温不耐受，金纳米诱导肿瘤细胞凋亡或者坏死，达到控制和杀死肿瘤的目标。另一方面，核酸(DNA与RNA)作为自然存在的生物大分子不仅是生物遗传信息的载体，也可以做为纳米材料构建纳米尺度的结构。核酸纳米结构作为药物载体在药物传输中具有非常独特的性能:序列和长度高度可控，形貌可通过碱基配对的原则进行设计，能够同时承载多种药物分子(小分子药物、抗原、siRNA和适配体等)，很多特殊的结构域可在不同的微环境诱导下发生结构的变化等特点。同时，由于核酸是体内大量存在的生物大分子，因此，具有很低的免疫原性，降解后产物对机体无毒，是非常理想的生物材料。随着基因合成技术的发展，核酸的设计与合成技术日渐成熟，生产的成本不断降低，也客观上推动了核酸作为纳米药物载体应用于临床的可行性。在载药方面，双链DNA螺旋中相邻碱基对之间的凹槽可以与药物结合形成药物载体系统。Um等用RNA核酸适配体作为靶向标记，DNA双螺旋结构储存阿霉素(Dox)对前列腺癌具有非常好的疗效。两条互补的核酸通过“变性-复性”的变化可以实现单链和双链的转换，对于与DNA螺旋结合的抗肿瘤药物就是实现了药物“结合-释放”的可控变化。巯基修饰后的核酸可以通过硫金键结合到纳米金表面。纳米金在近红外下将光能转化为热能，可以调控经过设计的双螺旋核酸的“变性-复性”，从而调控抗肿瘤药物在体内的释放，实现在体外通过近红外响应靶向释放药物。此外，纳米药物载体由于在实体肿瘤细胞中具有高通透性和滞留效应(enhancedpermeabilityandretentioneffect，EPR效应)，利用金纳米在近红外光照下成像的特点，我们还可以实时监控和检测肿瘤组织的大小和位置分布，结合其他肿瘤显影成像的技术，为临床诊断和手术导航提供辅助信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体的制备方法。本专利技术所述的近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体的制备方法包括以下步骤：A.在一定浓度下绘制近红外纳米粒子的温度变化曲线，确定具有近红外响应和光热转化性能的纳米粒子；B.根据需要的解链温度(Tm值)，设计核酸的长度、碱基对和互补序列，并通过软件检测序列的合理性，得到双螺旋核酸；C.以步骤A所确定的纳米粒子为核心，通过化学键将步骤B所设计的双螺旋核酸按照一定的比例链接到纳米离子表面，形成近红外－核酸的核壳结构，并保持溶液或者胶体的稳定性；D.将一定浓度的抗肿瘤药物通过静电吸附等弱化学力结合到核酸的双螺旋位置；E.选择合适的光照强度、光密度和光照时间，使核酸纳米粒子的温度上升到核酸双螺旋变性范围内，核酸双螺旋发生解旋，变成两条核酸单链，近红外－核酸纳米粒子在解旋的过程中释放出结合在双螺旋部位的抗肿瘤药物。优选地，所述步骤A中，所述纳米粒子是选自：碳纳米管、贵金属纳米颗粒、卟啉、IR780。优选地，所述步骤C中，所述化学键是Au-S键或酰胺键。本专利技术充分利用核酸双螺旋结构在“变性－复性”过程中发生的“双链－单链－双链”的循环变化，来实现近红外光热转换纳米材料通过温度变化控制核酸表面药物释放的作用。相对于传统给药方式，药物的刺激响应控制释放具有主动靶向功能，有利于提高药物的使用效率，减少药物的用量，减轻患者多次给药的痛苦，降低对正常组织的毒副作用，提高患者的生存质量，因此，对于提高临床用药水平来说具有重大意义。由于核酸在不同微环境中二、三级构象的多态性，核酸纳米结构无论是作为纳米载体还是在刺激响应控制释放系统中，都表现出良好的稳定性、可控性等优势，为其在药物治疗系统中的应用提供了无限可能。本专利技术所述的近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体可实现体外精确控制药物在体内释放的时间和位置。只需在软件设计核酸双螺旋变性温度(Tm)的时候，将Tm温度设计在近红外响应纳米材料的温度变化范围内，当近红外材料在一定光照强度、光密度和光照时间的作用下，将光能转化为热能，并引起纳米粒子周边温度的上升，纳米粒子温度达到核酸双螺旋变性温度后，导致核酸双螺旋发生解螺旋成为单链，结合在双螺旋凹槽部位的抗肿瘤药物随着双螺旋结构的崩解被释放出来，并作用在附近的肿瘤细胞上，提高了药物的靶向效率。相对于传统给药方式，药物的刺激响应控制释放具有主动靶向功能，有利于提高药物的使用效率，减少药物的用量，降低对正常组织的毒副作用，提高患者的生存质量，因此，对于提高临床用药水平来说具有重大意义。附图说明图1是不同浓度的金纳米颗粒在808nm、1.5W光强的照射下的温度变化曲线。具体实施方式下面通过具体实施例结合所附的附图对本专利技术进行详细说明。以下实施例采用20nm纳米金胶体作为核心，构建具有近红本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA.在一定浓度下绘制近红外纳米粒子的温度变化曲线，确定具有近红外响应和光热转化性能的纳米粒子；/nB.根据需要的解链温度(Tm值)，设计核酸的长度、碱基对和互补序列，并通过软件检测序列的合理性，得到双螺旋核酸；/nC.以步骤A所确定的纳米粒子为核心，通过化学键将步骤B所设计的双螺旋核酸按照一定的比例链接到纳米离子表面，形成近红外－核酸的核壳结构，并保持溶液或者胶体的稳定性；/nD.将一定浓度的抗肿瘤药物通过静电吸附等弱化学力结合到核酸的双螺旋位置；/nE.选择合适的光照强度、光密度和光照时间，使核酸纳米粒子的温度上升到核酸双螺旋变性范围内，核酸双螺旋发生解旋，变成两条核酸单链，近红外－核酸纳米粒子在解旋的过程中释放出结合在双螺旋部位的抗肿瘤药物。/n

【技术特征摘要】
1.一种近红外调控药物释放的核酸纳米药物载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在一定浓度下绘制近红外纳米粒子的温度变化曲线，确定具有近红外响应和光热转化性能的纳米粒子；
B.根据需要的解链温度(Tm值)，设计核酸的长度、碱基对和互补序列，并通过软件检测序列的合理性，得到双螺旋核酸；
C.以步骤A所确定的纳米粒子为核心，通过化学键将步骤B所设计的双螺旋核酸按照一定的比例链接到纳米离子表面，形成近红外－核酸的核壳结构，并保持溶液或者胶体的稳定性；
D.将一定浓度的抗肿瘤药物通过静电吸附等弱化学力结合到核酸的双螺旋位...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹芬，钟惟德，董卫民，梁宇翔，韩兆冬，卓扬佳，江福能，
申请(专利权)人：广州市第一人民医院广州消化疾病中心，广州医科大学附属市一人民医院，华南理工大学附属第二医院，
类型：发明
国别省市：广东;44