基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及金属有机骨架材料包封蛋白质技术领域，公开了一种基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料及其制备方法和应用。该纳米复合材料包括蛋白质和包封所述蛋白质的金属有机骨架材料壳层；其中，所述金属有机骨架材料壳层的厚度为2

【技术实现步骤摘要】
基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属有机骨架材料包封蛋白质
，具体涉及一种基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]蛋白质在调节细胞信号转导和控制细胞命运中起着关键作用；在疾病细胞中取代功能失调的蛋白质在开发精确药物方面具有巨大的潜力。然而，蛋白质的生物医学应用在很大程度上受到蛋白质低细胞渗透性的限制。因此，为了充分发挥蛋白质的治疗潜力，需要将蛋白质以其活性形式输送到细胞中。而金属有机骨架(MOFs)已被证明是传递蛋白质的有效载体，它是由金属离子/簇合物和有机配体自组装而成的一类新型多孔杂化材料，在过去的二十年里引起了人们的极大关注，并取得了巨大的发展。
[0003]作为药物载体，金属有机骨架材料不但克服了传统药物载体所面临的载药量低、不稳定、不环保等问题，还凸显出许多优良的特性：(1)较高的孔隙率和表面积可有效提高载药量；(2)易于进行表面结构修饰，如通过连接特定的分子使材料具有靶向性，得到功能化的载药体系，实现精确的疾病治疗；(3)具有良好的生物可降解性；这也是MOFs在药物载体方面得到广泛关注的原因。例如，MOFs的可调孔径和刚性分子结构可以将核酸和蛋白质封装到MOFs中，增强了生物大分子在恶劣环境下的稳定性。此外，纳米尺度的MOFs可以有效地被细胞内化，用于细胞内药物递送。MOFs的载药方式一般有以下两种：一是将MOFs的反应物与药物分子一同加入，此方法可以将药物分子包裹在纳米粒子中，且尺寸均匀、载药量大、毒性低，但在控制其形貌和物化性能方面存在一些问题，比如所合成的颗粒粒径尺寸偏大；另外一种方法是在首先进行MOFs合成，之后再将药物负载在MOFs孔道内，两者之间通过键合作用连接，由此可以减少给药次数同时实现药物分子的控释进而达到治疗的效果，但其不足之处是载药量较小。由于上述问题的存在限制了金属有机骨架材料在载药方面的许多实际应用。
[0004]因此，开发新的高载药量的药物载体，并使其满足生物相关性的实际应用，仍然具有深远的理论与实际意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述技术问题，提供一种基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料及其制备方法和应用，该纳米复合材料包括蛋白质和包封所述蛋白质的金属有机骨架材料壳层；其中，所述金属有机骨架材料壳层的厚度为2
‑
50nm。
[0007]本专利技术第二方面提供一种基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的制备纳米复合材料的方法，该方法包括：在蛋白质的表面构建金属有机骨架材料壳层，
[0008]其中，所述金属有机骨架材料壳层的厚度为2
‑
50nm。
[0009]本专利技术第三方面提供一种前述方法制备的基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料。
[0010]本专利技术第四方面提供一种前述第一方面或第三方面所述的纳米复合材料在制备用于治疗抑制炎症药物中的应用。
[0011]与现有技术相比，本专利技术提供的纳米复合材料的结构包括蛋白质和包封所述蛋白质的金属有机骨架材料壳层；其中，通过透射电子显微镜观察能够确定本专利技术的纳米复合材料的平均粒径在10nm左右，进一步通过透射电镜的Mapping对本专利技术的纳米复合材料进行分析，能够确定本专利技术的金属有机骨架材料实现了对蛋白质的包封。该纳米复合材料在蛋白质表面增加了具有刚性结构的多孔纳米壳层，由此提高了蛋白质的稳定性。进一步地，本专利技术通过加入纳米复合材料培养的巨噬细胞所表达的抗炎症因子和促炎症因子的表达情况能够确定本专利技术的金属有机骨架材料蛋白质纳米笼结构对炎症有明显的治疗效果。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例1制备的金属有机骨架材料牛血清蛋白纳米笼(纳米复合材料)的透射电子显微镜照片；
[0013]图2为本专利技术实施例1制备的金属有机骨架材料牛血清蛋白纳米笼(纳米复合材料)的Mapping图片；
[0014]图3为本专利技术实施例2制备的金属有机骨架材料超氧化物歧化酶纳米笼(纳米复合材料)的透射电子显微镜照片；
[0015]图4为本专利技术实施例2制备的金属有机骨架材料超氧化物歧化酶纳米笼(纳米复合材料)的原子力显微镜照片；
[0016]图5为本专利技术实施例3制备的金属有机骨架材料脂肪酶纳米笼(纳米复合材料)的透射电子显微镜照片；
[0017]图6为含有纯超氧化物歧化酶和本专利技术实施例2制备的金属有机骨架材料超氧化物歧化酶纳米笼(纳米复合材料)的稳定性测试结果；
[0018]图7为本专利技术含有纯超氧化物歧化酶和实施例2制备的金属有机骨架材料超氧化物歧化酶纳米笼(纳米复合材料)培养基的巨噬细胞中抗炎症因子表达情况；
[0019]图8为本专利技术含有纯超氧化物歧化酶和实施例2制备的金属有机骨架材料超氧化物歧化酶纳米笼(纳米复合材料)培养基的巨噬细胞中促炎症因子表达情况。
具体实施方式
[0020]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0021]本专利技术第一方面提供一种基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料，该纳米复合材料包括蛋白质和包封所述蛋白质的金属有机骨架材料壳层；
[0022]其中，所述金属有机骨架材料壳层的厚度为2
‑
50nm(2nm、4nm、6nm、8nm、10nm、
20nm、30nm、40nm、50nm或以上数值之间的任意值)。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述纳米复合材料的粒径可以为5
‑
100nm(5nm、8nm、10nm、12nm、15nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm或以上数值之间的任意值)，优选为7
‑
80nm。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述纳米复合材料为球形；所述纳米复合材料的比表面积为500
‑
800m2/g(400m2/g、500m2/g、550m2/g、600m2/g、650m2/g、700m2/g、800m2/g或以上数值之间的任意值)、蛋白质包封率约为80
‑
95％。其中，包封率是指“金属有机骨架对蛋白质成功包封的比率”。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述纳米复合材料中，蛋白质直径与金属有机骨架材料壳层厚度的比为(0.25
‑
5)：1。
[0026]本专利技术对蛋白质的种类没有特别的限制，对多种蛋白质具有普适性，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属有机骨架与蛋白质纳米笼的纳米复合材料，其特征在于，该纳米复合材料包括蛋白质和包封所述蛋白质的金属有机骨架材料壳层；其中，所述金属有机骨架材料壳层的厚度为2
‑
50nm。2.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其中，所述纳米复合材料的粒径为5
‑
100nm，优选为7
‑
80nm；和/或，所述纳米复合材料为球形；所述纳米复合材料的比表面积为500
‑
800m2/g、蛋白质包封率为80
‑
95％。3.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料，其中，所述纳米复合材料中，蛋白质直径与金属有机骨架材料壳层厚度的比为(0.25
‑
5)：1。4.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料，其中，所述蛋白质选自牛血清蛋白、超氧化物岐化酶、脂肪酶和过氧化物酶中的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料，其中，所述纳米复合材料由内到外依次包括蛋白质、有机配体部分和配位金属离子；其中，所述蛋白质与有机配体部分共价连接，所述有机配体部分和配位金属离子通过配位作用连接；优选地，所述蛋白质和有机配体部分的摩尔比为1：(80
‑
400)；优选地，所述有机配体部分和配位金属离子的摩尔比为(20
‑
400)：1。6.根据权利要求5所述的纳米复合材料，其中，所述有机配体部分由咪唑类化合物提供，所述有机配体部分由咪唑
‑2‑
甲醛、咪唑
‑2‑
甲酸和2,5
‑
二羟基对苯二甲酸中的至少一种提供；优选地，所述配位金属离子选自Zn
2+
、Co
2+
和Mg
2+
中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗聃，梁世园，吕玉甲，刘燕，李舟，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：