一种抗冠状病毒感染的纳米系统及其制备方法和应用技术方案

本发明专利技术涉及一种抗冠状病毒感染的纳米系统及其制备方法和应用。所述抗冠状病毒感染的纳米系统包括：树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒、负载在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒上的siRNA分子和修饰在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒上的S蛋白。的S蛋白。的S蛋白。

【技术实现步骤摘要】
一种抗冠状病毒感染的纳米系统及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种抗冠状病毒感染的纳米系统及其制备方法和应用，属于生物材料学领域。

技术介绍

[0002]病毒感染一直威胁着人类的生命健康，特别是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS
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2)感染引起新冠肺炎疾病。尽管全球科学家致力于制定可靠的战略来对抗新冠肺炎疾病，如疫苗和抗体，但这种疾病仍然存在严重影响着有各种基础疾病的人的生活。到目前为止，市面还没有针对SARS
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2具有高特异性的药物，而一般是综合治疗，如症状治疗、支持治疗和抗生素治疗，这些治疗效果更多地取决于个体。此外，滥用现有药物对抗SARS
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2感染可能会对身体产生某些不良影响。因此，迫切需要开发新的安全、有效的抗这类冠状病毒的治疗方法。
[0003]RNA干扰(RNAi)是一种通过基于特异性双链RNA(dsRNA)介导的相应信使RNA(mRNA)降解来达到沉默靶基因表达的方法，其被认为是一种在遗传水平上治疗不同疾病的强大技术，如针对癌症和病毒感染性疾病。作为一种RNAi工具，合成的短干扰RNA(siRNA)可用于在细胞质中高效特异性地沉默病毒基因，以保护细胞基因组免受病毒遗传物质的侵袭。值得注意的是，siRNA疗法在对抗病毒诱导的流行病方面具有几个优势：1)siRNA可用于靶向几乎所有病毒相关基因，并通过基因干扰机制抑制它们，这比使用化学或小分子化合物更有利；2)随着靶基因序列的鉴定，siRNA可以在应用前的短时间内合成并完成评估；3)siRNA的引入不会改变宿主细胞基因组，并且具有低细胞毒性，显示出较高的治疗安全性。因此，siRNA作为抗冠状病毒药物显示出巨大潜力。
[0004]然而，siRNA的应用受到一些固有限制，如：低的稳定性、较短生物半衰期、易被内源性核酸酶降解、穿细胞膜的能力低、靶向性特异性差等。事实上，在设计有效的载体以克服生物学障碍并优化siRNA的体内递送以治疗病毒感染方面已经做出了一些努力，主要包括病毒载体和非病毒载体。尽管病毒载体能够成功地将siRNA递送到靶宿主细胞，它们的应用仍然受到潜在的细胞毒性和刺激先天免疫反应的可能威胁的限制。非病毒载体通常是脂质体、聚合物纳米颗粒和树枝状大分子，它们表现出低siRNA负载量、有限的溶解度和稳定性，以及负载药物可能存在的提前泄漏问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的抗冠状病毒感染效果不佳、安全性低的技术问题，本专利技术提供了一种抗冠状病毒感染的纳米系统及其制备方法和应用。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种抗冠状病毒感染的纳米系统，包括：树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒、负载在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒上的siRNA分子和修饰在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒上的S蛋白。
[0007]本公开中，利用树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒用作药物递送的有用载体，这是由
于它们的许多优点，如规则均匀的介孔通道、可调节的颗粒和孔径、可控的形态、高的热稳定性和化学稳定性、大的比表面积、易于改性的表面、高的药物负载能力和良好的生物相容性。本专利技术，设计大孔径、高比表面积的介孔二氧化硅纳米颗粒，有效地递送特异性的siRNA，实现对冠状病毒相关基因的高效沉默具有重要意义。
[0008]而且，冠状病毒一般由四种结构蛋白组成，即刺突蛋白(S)、膜蛋白(M)、包膜蛋白(e)和核衣壳蛋白(N)。特别地，S蛋白是一种存在于冠状病毒表面的糖蛋白，并且能够基于与宿主细胞的血管紧张素转化酶2(ACE2)受体的相互作用使冠状病毒识别并进入宿主细胞。因此，本专利技术人利用这一特点在纳米递送载体上修饰S蛋白，可以模拟冠状病毒感染ACE2高表达的宿主细胞过程有效地靶向递送抗病毒siRNA至宿主细胞内，提高治疗效率，呈现极大的吸引力。
[0009]因此，本专利技术设计制备良好生物相容性、高siRNA负载以及S蛋白修饰的介孔二氧化硅基纳米系统，通过靶向地递送特异性的siRNA至冠状病毒感染的宿主细胞实现对病毒相关基因的沉默，有望实现安全、高效的抗冠状病毒治疗。
[0010]较佳的，所述树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径为20～100nm，介孔孔道的直径为3～10nm，比表面积为200～1000m2/g。
[0011]较佳的，所述siRNA分子和树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为1～200μg/mg；所述S蛋白和树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为1～200μg/mg。
[0012]较佳的，所siRNA分子用于沉默冠状病毒的相应基因，所述相应基因包括前导序列、复制酶多蛋白1a(pp1a)基因、RdRp基因、S蛋白基因、N蛋白基因、M蛋白基因和E蛋白基因中的一种。
[0013]较佳的，所述抗冠状病毒感染的纳米系统的颗粒粒径为30～110nm。
[0014]另一方面，本专利技术提供了一种抗冠状病毒感染的纳米系统的制备方法，包括：(1)在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒分散液中加入氨基硅烷偶联剂并混合，再经洗涤，得到氨基功能化的树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒；(2)将氨基功能化的树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒分散于DEPC水，先加入siRNA分子后超声混合和离心，再加入冠状病毒S蛋白二次超声混合和二次离心，最后经洗涤，得到所述冠状病毒感染的纳米系统。
[0015]较佳的，所述树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒分散液的浓度为0.1～10g/L；所述树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒分散液的溶剂为乙醇、去离子水、PBS缓冲液和DMEM培养液的至少一种。
[0016]较佳的，所述氨基硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、N
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β(氨乙基)
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γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、N
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β(氨乙基)
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γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
[0017]较佳的，所述氨基硅烷偶联剂和树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的比为1～5.0mL/1g。
[0018]较佳的，所述氨基功能化的树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒、siRNA分钟和S蛋白的质量比为(50～2000)：10：(1～20)。
[0019]再一方面，本专利技术提供了一种抗冠状病毒感染的纳米系统在制备抗冠状病毒感染材料中的应用。利用冠状病毒表面的S蛋白与宿主细胞表面的ACE2受体特异性结合的性质，
S蛋白修饰的纳米系统可以模拟冠状病毒感染宿主细胞的途径有效地靶向递送、释放siRNA至冠状病毒感染的宿主细胞内，对病毒相关基因进行沉默，从而达到抑制冠状病毒感染的目的。这种靶向递送方式可以提高抗冠状病毒过程的安全性和高效性。
[0020]有益效果：本专利技术中在纳米颗粒上修饰的是SARS
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗冠状病毒感染的纳米系统，其特征在于，包括：树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒、负载在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒上的siRNA分子和修饰在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒上的S蛋白。2.根据权利要求1所述的抗冠状病毒感染的纳米系统，其特征在于，所述树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径为20～100nm，介孔孔道的直径为3～10nm，比表面积为200～1000m2/g。3.根据权利要求1所述的抗冠状病毒感染的纳米系统，其特征在于，所述siRNA分子和树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为1～200μg/mg；所述S蛋白和树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为1～200μg/mg。4.根据权利要求1所述的抗冠状病毒感染的纳米系统，其特征在于，所述siRNA分子用于沉默冠状病毒的相应基因，所述相应基因包括前导序列、复制酶多蛋白1a(pp1a)基因、RdRp基因、S蛋白基因、N蛋白基因、M蛋白基因和E蛋白基因中的一种。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的抗冠状病毒感染的纳米系统，其特征在于，所述抗冠状病毒感染的纳米系统的颗粒粒径为30～110nm。6.一种如权利要求1
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5中任一项所述的抗冠状病毒感染的纳米系统的制备方法，其特征在于，包括：(1)在树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒分散液中加入氨基硅烷偶联剂并混合，再经洗涤，得到氨基功能化的树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒；(2)将氨基功能化的树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒分散于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱钰方，陈佳杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：