一种混合单分子膜改性磁小体的方法技术

本发明专利技术公开了一种混合单分子膜改性磁小体的方法，其通过在室温条件下，取磁小体与长度相同或不同的两种以上长链烷烃分子在水和/或有机溶剂中均匀混合反应，从而在所述磁小体表面自组装形成混合单分子膜，获得改性磁小体，而后再利用混合单分子膜的尾端连接的至少一种活性基团与生物分子中的活性基团反应，实现生物分子在磁小体上的连接。本发明专利技术通过引入自组装单分子膜系统，借助单分子膜尾端集团的羧基和氨基与生物大分子进行化学连接，减少空间位阻效应，提高磁小体固定生物大分子的数量和效率，使之可广泛应用于载药、基因治疗等生物医学领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种趋磁细菌磁小体的改性方法，尤其涉及一种利用混合单分子膜改性磁小体的方法，以利于趋磁细菌磁小体与生物大分子的化学连接，属于生物
、表面化学领域及纳米材料生物医学领域。
技术介绍
趋磁细菌磁小体(Bacterialmagnetic nanoparticles, BMPs)为趋磁细菌(Magnetotactic bacteria)体内合成的含有单磁畴的氧化铁或硫化铁(Fe3O4或Fe3S4)晶体，大小均匀为纳米级(20-100纳米)。磁小体外有生物膜包被，因此有不团聚、无毒性、免疫原性低等特点，并且生物膜表面含有各种极性基团，这是膜表面结构的组成成份，如羧基、氨基、巯基、羟基、磷酸等，利用这些极性基团，通过化学分子对磁小体表面进行改性，实 现磁小体与核酸、蛋白质等生物大分子及微生物的化学连接，使得磁小体可以成为药物、基因等的理想载体。此外，磁小体在外加磁场的作用下有趋磁性，因此可以利用磁小体的趋磁性，通过外加磁场使基因及药物传递具有磁靶向性。但是，由于存在空间位阻效应等不利因素，若直接在磁小体上固定生物大分子等材料，则其连接数量、效率等较为有限，通常难以满足生物医学等领域实际应用的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供，其通过在磁小体表面的自组装形成混合单分子膜，能大幅提升生物分子等在磁小体表面的连接数量和连接效率等。为达成前述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案 该混合单分子膜改性磁小体的方法包括 在室温条件下，取磁小体与两种以上长链烷烃分子在水和/或有机溶剂中均匀混合反应，从而在所述磁小体表面自组装形成混合单分子膜，获得改性磁小体，并且，所述混合单分子膜的尾端连接有至少一种活性基团，所述活性基团可选自羧基、氨基和醛基中的一种或多种，但不限于此。作为优选方案之一，所述长链烷烃分子可选自CH3(CH2)mP(O) (OH)2(m=3 9)、X(CH2)nP(0) (OH)2 (n=8^18, X= -HOOC、-CHO、-NH2)。作为优选方案之一，该方法中采用的长链烷烃分子包括摩尔比为1:1-1:3的第一长链烧烃分子和第二长链烧烃分子，其中，第一长链烷烃分子可选自 HOOC- (CH2) nP (O) (OH) 2、OHC- (CH2) nP (O) (OH) 2、H2N- (CH2)nP(O) (OH)2，其中 n=8 18。第二长链烷烃分子可包括CH3 (CH2)mP (O) (OH)2 (m=3 9)。作为优选方案之一，所述磁小体可来源于从太湖水体淤泥中经过富集和筛选的趋磁细菌、磁螺菌属模式菌株AMB-I (Magnetospirillum sp. AMB-1)和格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌 MSR-I (Magnetospir i I Ium gryphiswaldense, MSR-1)中的一种或多种，但不限于此，且所述磁小体的粒径为30-60nm。作为优选方案之一，所述有机溶剂包括甲醇。作为优选方案之一，所述均匀混合反应的时间为24_72h。作为优选方案之一，该方法还包括将改性磁小体加入具有琥珀酰亚胺酯等基团的交联剂的水溶液中，并于室温下进行反应。作为优选方案之一，所述交联剂可选自N-羟基琥珀酰亚胺、I-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺、戊二醛中的任意一种或多种，但不限于此。，包括如下步骤 (1)在室温条件下，取磁小体与两种以上长链烷烃分子在水和/或有机溶剂中均匀混合反应，从而在所述磁小体表面自组装形成混合单分子膜，获得改性磁小体，并且，所述混合单分子膜的尾端连接有至少一种活性基团，所述活性基团至少选自羧基、氨基和醛基中的任意一种； (2)在室温条件下，将改性磁小体与生物分子于相应的缓冲液体系中反应，使生物分子中的活性基团与改性磁小体表面的混合单分子膜内的活性基团反应，从而将生物分子连接至磁小体表面。作为优选方案之一，该方法还包括如下步骤 (IA)将步骤(I)所获改性磁小体加入具有琥珀酰亚胺酯等基团的交联剂的水溶液中，并于室温下进行反应，而后进行步骤(2)的操作。具体实施例方式有鉴于现有技术的诸多缺陷，本案专利技术人经长期研究和实践，提出了本专利技术的技术方案，其以纳米级别的趋磁细菌磁小体为目标分子，通过混合单分子膜在磁小体表面的自组装对磁小体进行表面改性，实现磁小体与生物分子的高效化学连接。概括的讲，本专利技术的方法可以包括如下步骤 (1)趋磁菌磁小体的提取与纯化，处理与定量； (2)改性分子的选择和制备； (3)自组装混合单分子层的形成与表征； (4)与生物大分子的连接。其中，步骤(I)- (2)，特别是步骤(2)可以是本领域技术人员根据实际应用的需要而选择进行的。作为优选方案，前述单分子膜由两种或两种以上的长链烷烃分子经过自组装过程形成。前述磁小体可来源于从太湖水体淤泥中经过富集和筛选的趋磁细菌、磁螺菌属模式菌株 AMB-1 (Magnetospirillum sp. AMB-1)、格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌(Magnetospirillumgryphiswaldense, MSR-1)，且磁小体粒径大小为30-60纳米。前述磁小体可采用与如下优选方案类似的方式进行提取、纯化、处理与定量，即采用超声波破碎或细胞压榨机破碎菌体，离心沉淀磁小体，用磁铁吸取磁小体，以大量PBS冲洗干净，对纯净的磁小体进行Y射线照射灭菌，测定OD66tl定量。前述长链烷烃分子可优选自CH3(CH2)5P (O) (0H)2、HOOC(CH2)9P (O) (OH)2'CH3 (CH2) 9P (O) (OH) 2)、NH2 (CH2) 9P (O) (OH) 2，但不限于此。作为本专利技术的一典型实施方案，其可以包括如下步骤 (O趋磁菌磁小体的提取与纯化，处理与定量采用超声波破碎或细胞压榨机破碎菌体,离心沉淀磁小体,用磁铁吸取磁小体,大量PBS冲洗干净，对纯净的磁小体进行Y射线照射灭菌，测定OD66tl定量。(2)选取 10-PDA (H00C (CH2) 9P (O) (OH) 2)、I-HPA (CH3 (CH2) 5 P (O) (OH) 2)、I-DPA(CH3 (CH2) 9P (O) (OH) 2)、NH2 (CH2) 9 P (O) (OH) 2等烷烃链分子，按照不同的比例进行单分子膜的自组装，反应溶剂可以选用水或甲醇等，反应时间可以为24-72小时，混合单分子膜通过AFM、FT-IR、XPS、SEM进行成膜形态及结构的表征，并反馈于成膜过程中反应分子比例及反应时间的调控； (3)将改性后的磁小体置于交联剂，如NHS (N-羟基琥珀酰亚胺， N-hydroxysuccinimide)、EDC{I-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺，}、戍二醒中，通过混合分子的末端氨基和羧基基团与抗体及核酸分子进行共价结合，完成磁小体与生物大分子的连接。本专利技术通过引入自组装单分子膜系统，借助单分子膜尾端集团的羧基和氨基与生物大分子进行化学连接，减少空间位阻效应，提高磁小体固定生物大分子的数量和效率，为磁小体载药、基因治疗等生物医学领域应用提供方法。以下结合若干较佳实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但其不能理解为对本专利技术的保护范围可产生任何限制。实施例I取从太湖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合单分子膜改性磁小体的方法，其特征在于，它包括：在室温条件下，取磁小体与两种以上长链烷烃分子在水和/或有机溶剂中均匀混合反应，从而在所述磁小体表面自组装形成混合单分子膜，获得改性磁小体，？并且，所述长链烷烃分子的结构式为X（CH2）nY，其中，X至少选自？CH3、？COOH、？NH2、？SH、？OH和？CHO中的任意一种，Y至少选自？COOH和？P(O)(OH）2中的任意一种，n=2~20，同时，所述混合单分子膜的尾端连接有至少一种活性基团，所述活性基团至少选自羧基、氨基和醛基中的任意一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程国胜，张蓓蓓，宋琴，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：