一种可实现肿瘤靶向传递和穿膜效应的FA/TAT-GNS纳米探针及其制备方法和应用技术

一种可实现肿瘤靶向传递和穿膜效应的FA/TAT

【技术实现步骤摘要】
一种可实现肿瘤靶向传递和穿膜效应的FA/TAT
‑
GNS纳米探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料合成和生物医学工程领域，具体涉及一种可实现肿瘤靶向传递和穿膜效应的FA/TAT
‑
GNS纳米探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]癌症，一直是严重威胁人类健康的恶性疾病。2021年初，世界卫生组织(WHO)国际癌症研究署(IARC)发布2020年全球最新癌症负担数据显示，2020年，乳腺癌取代肺癌成为全球发病率第一的癌症，但肺癌的死亡率仍居世界第一。去年全球共新增癌症病例达1929万例，死亡病例996万例，发病率前十的癌症分别是：乳腺癌226万，肺癌220万，结直肠癌193万，前列腺癌141万，胃癌109万，肝癌91万，宫颈癌60万，食管癌60万，甲状腺癌59万，膀胱癌57万。其中，由于中国的人口基数较大，国内新发癌症457万人，占全球23.7％，癌症死亡人数300万，占全球总人数的30％，在数量上皆位居世界第一。因此，肿瘤已成为严重威胁人类生命的常见病多发病之一，越来越多的新兴交叉学科开始注重癌症的早期诊疗及新型诊疗策略的开发。目前，传统广泛使用的肿瘤治疗手段主要包括手术治疗、化疗和放射治疗等。现有癌症的治疗方法由于对病灶的靶向选择性不高等科学问题，不免对周围正常集体组织造成不必要的副作用。因此，针对当前不同肿瘤病灶的特性，在综合了各种治疗方法的优缺点的基础上，相关新型的交叉学科不仅开始借助增敏介质实现肿瘤的早期精准靶向治疗，而且逐渐关注各种协同诊疗策略的研发。
[0003]放射治疗作为一种依赖高能X或γ射线的电离辐射治疗技术，在癌症的早期及辅助治疗策略中发挥重要作用。然而，肿瘤组织因供血不足多处于缺氧状态，由于乏氧环境加强了肿瘤对放射线的抗拒性，而为了保护正常组织又限制了放疗剂量的增加，放射治疗的疗效仍不能令人满意。因此，为达到更好的治疗效果，急需在放疗中引入增敏剂来增强对乏氧癌细胞的杀伤效果。
[0004]为了实现增强的肿瘤组织辐射增敏效应，尤其是乏氧癌细胞对放射性的敏感性，更多的研究开始将金属纳米增敏剂引入纳米医学诊疗领域，以求在实现放射增敏的同时，达到靶向传递和治疗的目的。典型地，金纳米材料由于其对X射线较强的衰减性等优势，有望作为一种新型的放疗增敏试剂用于纳米医学放疗领域。金纳米材料之所以具有放射治疗敏化效应，主要是因为其受X射线撞击产生强的光电吸收而从表面发射较多的光电子或俄歇电子，从而增强电离辐射产生大量的活性氧自由基，与周围的生物大分子作用，继而破坏细胞活性诱发死亡。
[0005]为了增强放疗敏化作用以降低放疗剂量，金纳米材料应尽可能多地被癌细胞内化。然而，目前普遍存在各种金纳米材料癌细胞主动靶向摄取率低且无法长效富集的问题，针对这一亟待解决的关键问题，急需对金纳米材料进行表面功能化修饰。为此更多的研究尝试利用功能分子对纳米材料表面进行修饰，以求增强癌细胞摄取率和靶向传递性。例如，采用柠檬酸钠包覆纳米金，诱导多重受体介导的纳米材料内化；通过表面进行MTAB阳离子
或聚乙烯亚胺修饰，得表面正电性的纳米金，以加强纳米金与负电性的细胞膜表面静电吸附作用。为实现纳米金的靶向定位，有研究针对靶向癌细胞表面受体分子的表达情况，将RGD(精氨酸
‑
甘氨酸
‑
天冬氨酸)多肽、转铁蛋白、谷胱甘肽(GSH)、牛血清白蛋白(BSA)、叶酸等包覆在金纳米材料表面，增强材料在肿瘤部位的主动靶向及长效富集。近期，更有研究发现，增强细胞摄取率的其中一个最有效的方式是在金纳米材料的表面修饰一种可穿透细胞膜和核膜的多肽分子，即细胞穿透肽(CPP)，其内化后能定位于细胞质或细胞核。尽管在金纳米材料的靶向修饰方面已采用了一系列不同功能的特异性分子，但是很少同时赋予材料多重的功能化修饰，无法兼顾胞吞与靶向传递性。因此，开发更多的具有多重功能特性的纳米结构材料，将赋予肿瘤治疗策略的多样化。本设计所构建纳米探针即解决了金纳米材料在肿瘤组织的主动靶向定位问题，还可借助细胞穿透肽的高效穿膜特性实现其在特定部位的长效富集，并将在肿瘤的单独及协同放射治疗方案中发挥重要作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术以中空内核和表面刺突状的金纳米结构为载体，并负载一定摩尔比例的叶酸靶向分子和细胞膜穿透肽，构建了一种兼具靶向介导和高效穿膜效应的金纳米复合物，以解决金纳米材料无法在肿瘤组织精准定位和长效富集的科学问题。
[0007]具体而言，本专利技术提供了一种可实现肿瘤靶向传递和穿膜效应的FA/TAT
‑
GNS纳米探针及其制备方法和应用，包括以下步骤：
[0008]S1：胶体银与氯金酸反应制备中空内核及表面刺突状的金纳米结构；
[0009]S2：利用叶酸(FA)中的羧基和HS
‑
PEG5K
‑
NH2中氨基的EDC
–
NHS反应，将FA共价交联在HS
‑
PEG5K
‑
NH2尾端，制备巯基聚乙二醇交联的叶酸功能分子，即HS
‑
PEG5K
‑
FA；
[0010]S3：将TAT(CGGYGRKKRRQRRR)、HS
‑
PEG5K
‑
FA和HS
‑
PEG5K
‑
OMe(甲氧基末端的巯基聚乙二醇)按一定摩尔比例分别加入步骤S1中新鲜制备的金纳米颗粒分散液，利用巯基与金原子共价连接形成Au
‑
S键的作用，在金纳米颗粒的表面同时共价偶联几种功能分子，得多功能化的金纳米探针，即FA/TAT
‑
GNS；
[0011]S4：选取特定的肿瘤细胞，将步骤S3制备的金纳米探针进行靶向性验证和摄取率对比试验。
[0012]进一步地，所述步骤S1具体包括：
[0013]S11:采用柠檬酸钠还原法制备胶体银纳米颗粒。取新配制的硝酸银水溶液加入超纯水，保持剧烈搅拌，煮沸后迅速加入柠檬酸钠溶液，继续煮沸一段时间，冷却至室温，即制得柠檬酸钠包覆的胶体银纳米颗粒；
[0014]S12:将新配制的氯金酸储备液加入超纯水稀释并定量，紧接着，取新制备的胶体银纳米粒子经离心、洗涤、重悬后逐滴加入稀释后的氯金酸水溶液中，立即混匀，溶液颜色由亮黄色迅速变为浅灰色，紧接着加入抗坏血酸溶液，混合均匀，静置片刻，溶液颜色由浅灰色终变为深蓝色，即得中空内核及表面刺突状的金纳米材料。
[0015]进一步地，所述步骤S2具体包括：首先，将叶酸中的羧基进行活化，即将一定比例的叶酸、1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
三甲氨丙基)碳二亚胺(EDC)和N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)充分溶解于二甲基亚砜中，混合均匀得混合液；将该混合液在室温黑暗条件下，剧烈搅拌反应1.5小时；将HS
‑
PEG5K
‑
NH2加入上述反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现肿瘤靶向传递和穿膜效应的FA/TAT
‑
GNS纳米探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：以球状银纳米颗粒为模板，利用胶体银与氯金酸的瞬时置换反应制备中空刺突状的金纳米结构；S2：利用叶酸(FA)中的羧基和HS
‑
PEG5K
‑
NH2中氨基的EDC
–
NHS反应，将FA共价交联在HS
‑
PEG5K
‑
NH2尾端，制备巯基聚乙二醇交联的叶酸功能分子，即HS
‑
PEG5K
‑
FA；S3：将TAT(CGGYGRKKRRQRRR)、HS
‑
PEG5K
‑
FA和HS
‑
PEG5K
‑
OMe(甲氧基末端的巯基聚乙二醇)按一定摩尔比例分别加入步骤S1中新鲜制备的金纳米颗粒分散液，利用巯基与金原子共价连接形成Au
‑
S键的作用，在金纳米颗粒的表面同时共价偶联几种功能分子，得多功能化的金纳米探针，即FA/TAT
‑
GNS；S4：选取特定的肿瘤细胞，将步骤S3制备的金纳米探针进行靶向性验证和摄取率对比试验。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11:采用柠檬酸钠还原法制备胶体银纳米颗粒。取新配制的硝酸银水溶液加入超纯水，保持剧烈搅拌，煮沸后迅速加入柠檬酸钠溶液，继续煮沸一段时间，冷却至室温，即制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宁宁，马超，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：