智能型纳米递送系统、制备方法及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种可以向细胞输送生物大分子和有机小分子的智能型纳米粒药物释放系统、其制备方法及其在生物大分子和有机小分子（包括药物)细胞输送的应用。通过递送药物分子、细胞营养及细胞排毒的生物化学物质,达到干预生理和病理代谢的目的。应用本发明专利技术投递分子的实施例包括但范围不限于以下分子:(1)端粒酶(Telomerase)细胞投递；(2)抗氧化酶[如：超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(HPX)，等]细胞投递；(3)抑癌蛋白（如：p53、PTEN,等）细胞投递；(4)有机化学和生物化学小分子[如：阿托伐他汀（Atorvastatin－立普妥）、辅酶Q-10,等]细胞投递。本发明专利技术涉及的纳米粒药物输送系统的分子缓释和控制具有独特性和靶向性，故称“智能型纳米粒”。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物大分子和有机小分子(包括药物)细胞输送的一个智能型纳米递送系统，其制备方法及在药物细胞输送中的应用。本专利技术进一步提供一个细胞输送的纳米技术平台。
技术介绍
人类端粒酶逆转录酶(hTert)是一个催化亚基或催化分子实体。已经证明这个催化亚基能够同时组合成端粒酶全酶，即在人类细胞内组合成的全酶和另一个RNA成份(hTert)的复合体。人类端粒酶逆转录酶的蛋白成份(hTert)是一个催化分子亚基。实验表明，这个亚基可以同时和RNA成份(hTert)组成一个全酶。在自然 界，端粒酶可以通过延长染色体末端的端粒修复染色体DNA。不正常长度的端粒或端粒加速缩短在一系列与年龄有关的疾病中扮演着重要的病理角色，比如原因不明的肺部纤维化、先天性角化不良、皮癣、动脉硬化、骨质疏松、眼睛视网膜黄斑退行性病变。正常的端粒变短在人类和动物衰老过程中扮演着重要的角色。科学家认为端粒酶可以减缓某些疾病的病情，如上述疾病。可见，投递端粒酶作一个药物分子对减缓以上病理现象具有很大的潜力，开发端粒酶药物有望带来一个新的药物研发方向，可能会导致新药物的开发，第一次能够治疗一些以往认为的不治之症。端粒酶被普遍认为是一个非常有用的治疗疾病的生物大分子，是治疗性药物蛋白质。同时，临时性/短暂性的细胞稳定态(无细胞凋亡)是在hTert端粒酶蛋白亚基在培养皿细胞中观察到的，细胞的永久性生存可以安全的转移到活体内(美国专利6，358，739)。后来科学家还建议这个细胞不老化概念可以用于人体组织、器官、系统甚至整体。尽管投递端粒酶来治疗疾病的前景令人向往并具潜力，但由于目前基因投递的局限性限制了实际使用端粒酶治疗疾病的可能性。从药物研发和创新的角度来看，一种安全有效投递端粒酶或端粒酶催化亚基(hTert)进入细胞的实用方法急需开发，这种创新的投递方法将有助于减缓与年龄有关的严重疾患。一种安全、有效投递这些特殊类别的酶可能通过使用具生物降解、生物兼容特点的纳米粒来实现。研究已经观察到在投递大分子和酶到细胞内时由乳酸和羟基乙酸双聚合而成的生物降解性纳米粒(PLGA)能携带这些酶迅速(少于10分钟)逃离溶酶体，从而保护酶分子不被溶酶体消化和破坏。生物降解性纳米粒实验表明能用于以一种慢速率向细胞内投递一系列有疗效的生物大分子，如蛋白质和小分子量的药物，如地塞米松，可带来持续性的治疗效果。相反，投递的分子可以通过生物工程的手段来实现快速释放。尽管多肽能穿透细胞，如VP22已经在细胞水平证明可作为一个有效地投递端粒酶亚基(hTert)基因(美国专利6，358，739)的方法。在药物和基因投递方面，与其它聚合物载体相对比，聚乳酸_羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒载体具有诸多优势，包括生物降解性、生物兼容性，并被美国食品和药物管理局批准用于人体药物投递。聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒在科学界、医疗和药物开发领域已经被广泛、深入地研究过，被认为是一种非常可靠的方法来持续性向细胞内投递生物大分子。蛋白质被包封在纳米粒内的过程还没有变成一个非常简单和容易重复的科学过程，蛋白质的投递在成功之前需要大量的研发工作和优化工作，因为每一个蛋白质的分子量、疏水性和稳定性都不一样。本质上来讲，每一类蛋白质以纳米粒方式投递需要特定的研发手段，从小规模到大规模，最后到临床试验，以验证纳米粒的可行性，同时研究和开发出合适的配置方法。—个蛋白质是否代表一种新的药物，主要是由其分子大小而决定。正确的纳米粒配置方法，主要是由蛋白质的稳定性、分子量和水溶性来决定。端粒酶(hTert)的蛋白成份有1，132个氨基酸，分子量是126，997道顿，从生物学的角度的说是一个异乎寻常大的分子，而完整的端粒酶总和的分子量将近翻倍。端粒酶通常认为非常不稳定，并且仍不知道端粒酶是否能够成功地包裹在PLGA纳米粒里，以活性功能状态下投递到细胞内。基于端粒酶的不稳定性，尤其是需要穿透细胞核的核膜，目前还没有足够科学研究能把有活性功能的端粒酶投递到细胞内的过程简单化。必须能够证实一旦投递到细胞核内，一定能够延长人类染色体末端的端粒。本专利技术展示了一种包封人类端粒酶的纳米粒方法及其组成成份，端粒酶蛋白质亚基(hTert)和它的RNA亚基(hTR)，以及一些其它的变种，能被包封在有生物降解性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒内，从而投入到细胞内部，包括培养皿内的细胞和活体动物细胞。由于纳米粒的降解性，投递之后纳米粒能释放出端粒酶出来，并以一种持续性疗效方式能成功地延长细胞核内的端粒区。心肌梗塞或大脑中风是一种心脏或大脑功能的突然丧失，是由通向心脏或大脑的血流受阻而导致的心脏或大脑突然缺血而造成的。心脏或脑缺血后，心脏和大脑的破坏有多种因素参与。研究表明，在这些因素中，“氧化压力”在心脏或大脑缺血过程中扮演着 非常重要的角色。氧化压力通常是由于细胞内过量产生的超氧化物离子，过氧化氢或其它含氧自由基导致的，这些超氧化物离子或过氧化氢可转化成具有对细胞具有强破坏能力的氧化剂。例如轻基自由基和过氧化氮自由基。通常情况下，体内自由基的生产非常有限，通过超氧化物歧化酶和过氧化氢酶这些自由基清道夫将自由基代谢或中和。但是，在一些病理情况下，氧自由基会累积，这种累积可以破坏细胞，比如在脑部缺氧、缺血的状态下，自由基大量累积可以达到对脑细胞的损害。另外，脑缺血之后的再灌注也产生自由基，即血栓去除后血液恢复供应会产生过多的自由基，从而导致对脑部的损害。大脑对氧化压力引起的破坏是非常敏感的，因为在大脑内含有大量的不饱和脂肪酸，相对低的神经组织中的抗氧化酶来抵抗或中和自由基造成的危害。科学研究表明，自由基和相关反应活性的氧气分子参与了大脑组织的破坏，这些破坏是在暂时性大脑缺血后产生的。同时，过氧化物歧化酶和谷胱甘肽的活性在脑中风的病人中相对于对照组显著下降，缺氧面积的大小、大脑受破坏程度、短期的预后都与这些酶的活性有直接关系。这些研究表明，过氧化物离子、过氧化氢和一些其它过氧离子是主要有反应性的氧化自由基，在缺氧造成的脑组织损伤中扮演重要角色。天然的自由基清道夫如过氧化物歧化酶或过氧化氢酶，它们的特点是在对抗氧化剂方面有非常高的稳定性和效率。这两种酶以天然形式已经使用来预防氧化性破坏，但是研究发现只有重复地给予这些酶或对局部细胞、组织投递这些酶才有治疗效果。一般的靶向投递或不太理想的药物动力学限制了这些酶的使用。向大脑投递过氧化物歧化酶，通过使用原(前)药或载体系统如抗体、微脂囊和表面修饰，如聚乙二醇与过氧化物歧化酶结合体(SOD-PENG)等方法均已经尝试过。但是，脑部缺血和血液再灌注造成的损伤治疗一直受到限制，因为这些物质对大脑细胞的穿透力太差。基因疗法是另外一种投递方法，但是基因投递到脑细胞组织后，基因的表达速度较慢，并不能立即发挥作用。是一种抑制肿瘤生长的基因。在人类可染的癌症中，出现该基因突变的临床比例已经过半。经过这种基因编码的蛋白质(p53蛋白)是一种转录因子，控制着细胞周期的启动。P53蛋白是接收许多有关细胞代谢信号的重要生物分子。例如关于是否开始细胞分裂就由P53蛋白来决定。如果细胞内DNA受损，且不能得到修复，p53蛋白将参与启动过程使该受损细胞进入凋亡和死亡。有P53蛋白分子缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有定向专一递送（靶向性）并可持续、定量释放活性药物的纳米药物释放系统，其特征在于，该系统包括作为活性药物的治疗性活性肽或其它生物大分子或有机小分子（包括药物)，及至少一种生物降解性多聚物，一种惰性塑化剂，及用于组织、细胞准确专一传递的靶向分子定位部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：翟国堂，
申请(专利权)人：杨文莉，朱文元，
类型：发明
国别省市：