CN108042508B - 一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法及应用与传统无机纳米颗粒相比，本发明涉及的纳米颗粒具有独特的大孔结构，孔径可至40纳米，杆状形貌相比传统圆形形貌可更有效进入细胞及磁性内核，具有大分子药物装载量高，在磁场诱导下高效进入哺乳动物细胞内并表达装载的基因等优点，本发明所采取的方法可以合成特殊放射状孔道的纳米颗粒，反应条件温和，制备方法简单，稳定性好。该磁性纳米对质粒DNA装载量高，基因转染能力高于国际金标准脂质体的效率。

Description

一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗 粒的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及非病毒基因载体及药物载体制备技术领域，特别涉及一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法及应用。
背景技术
随着医学的飞速发展的人民生活水平的提高，大分子药物例如基因药物及蛋白质药物由于其高特异性和低副作用吸引了越来越多的注意。例如基因治疗已经在临床上开展III期及IV期实验，展示了很好的前景，有希望成为新一代的治疗技术。某些蛋白质药物可特异性杀灭细菌且诱导耐药性菌株概率较低，从而在治疗细菌感染方面有独特优势。但是大分子药物面临一些根本性的问题，例如基因药物无法穿透细胞膜，稳定性差，容易降解等，而对蛋白质药物也存在很难穿透细菌形成的生物膜从而疗效不佳。
随着纳米技术的发展，各种纳米载体被开发出来用于大分子药物的转运。目前脂质体和高分子聚合物等有机纳米颗粒作为基因和蛋白药物的载体已经用于临床实验，但是这些有机纳米材料存在结构不稳定，装载量低，以及提前释放药物等缺点。与有机材料相比，无机纳米颗粒具有生物相容性好，结构稳定，孔径可调，多功能性，表面容易修饰其他基团等特点。但是常规无机颗粒孔道较小（通常10纳米以下），进细胞/生物膜能力较差等缺点。
发明内容
为了克服以上方法的缺陷，本发明提供一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法及应用。
本发明采用的技术解决方案是：一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米颗粒合成：将40-400mg的杆状氧化铁内核，放入含0-500 ml水，10-500 ml氯苯，0.1-10mg三乙醇胺，0.1-2 g四乙氧基硅烷的水油反应体系中，于60℃的条件下搅拌6-48 小时，得到产物于3700转/分钟离心十分钟分离，得到磁性纳米颗粒；
（2）表面改性方法：将10-100 mg合成好的磁性纳米颗粒，分散到10-200 ml的水中，调节pH到10，然后将0.1-5ml的3-(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯加入到上述溶液中，在40℃条件下搅拌4h，纳米颗粒于3700 r/min转速下离心十分钟离心法分离，离心后固体颗粒重悬于含50-500mg聚乙烯亚胺溶液中，常温搅拌4小时，产物置于低速离心机内3700 r/min离心十分钟，得到所述的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒。
所述的聚乙烯亚胺的平均分子量为5000到50000。
一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒在制备基因装载药物和蛋白质装载药物上的应用。
所述的基因装载药物通过以下步骤制备：将0.1-10μg的质粒DNA与1-100μg的权利要求1制备的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4℃条件下振荡12小时，产物置于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟分离，得到所述的基因装载药物。
所述的蛋白质装载药物通过以下步骤制备：将1-100mg的蛋白与1-100mg的权利要求1制备的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4℃条件下振荡12小时，产物置于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟分离，得到所述的蛋白质装载药物。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法及应用与传统无机纳米颗粒相比，本发明涉及的纳米颗粒具有独特的大孔结构，孔径可至40纳米，杆状形貌相比传统圆形形貌可更有效进入细胞及磁性内核，具有大分子药物装载量高，在磁场诱导下高效进入哺乳动物细胞内并表达装载的基因等优点，本发明所采取的方法可以合成特殊放射状孔道的纳米颗粒，反应条件温和，制备方法简单，稳定性好。该磁性纳米对质粒DNA装载量高，基因转染能力高于国际金标准脂质体的效率。
附图说明
图1为典型磁性纳米颗粒表征影像，其中A为投射电子显微镜影像，B为扫描电子显微镜影像。
图2左为磁性纳米颗粒在溶液中的分散性示意，图2右为加外磁场1分钟后溶液中磁性纳米颗粒分散性图像。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明内容，用具体实施例说明如下，具体实施例不限定本发明内容范围。
实施例 1
纳米颗粒合成：杆状氧化铁内核（40毫克）放入含水(100毫升)，氯苯（100毫升），三乙醇胺（TEA，0.1毫克），四乙氧基硅烷（TEOS, 0.5 克）的反应体系中，在60摄氏度的条件下搅拌12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
表面改性方法：将合成好的磁性纳米颗粒 （30毫克）分散到20毫升的水中，将pH调节到10左右。然后将0.1毫升3-(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯（3-(Trihydroxysilyl)propylmethylphosphonate）加入到溶液中，在四十度下搅拌4小时。纳米颗粒通过离心法分离（3700转/分钟离心十分钟）。而后固体颗粒重悬于含50-500毫克聚乙烯亚胺（Polyethylenimine，PEI，平均分子量8000）溶液中，常温搅拌4小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
DNA和蛋白装载过程：
对于质粒DNA装载，1微克的质粒DNA与10微克的磁性纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4度振荡12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
对于蛋白装载，10毫克的蛋白与10毫克的磁性纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4度振荡12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
实施例2
纳米颗粒合成：杆状氧化铁内核（200毫克）放入含水(300毫升)，氯苯（300毫升），三乙醇胺（TEA，0.5毫克），四乙氧基硅烷（TEOS, 1克）的反应体系中，在60摄氏度的条件下搅拌12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
表面改性方法：将合成好的磁性纳米颗粒 （80毫克）分散到20毫升的水中，将pH调节到10左右。然后将0. 5毫升3-(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯（3-(Trihydroxysilyl)propylmethylphosphonate）加入到溶液中，在四十度下搅拌4小时。纳米颗粒通过离心法分离（3700转/分钟离心十分钟）。而后固体颗粒重悬于含50-500毫克聚乙烯亚胺（Polyethylenimine，PEI，分子量8000）溶液中，常温搅拌4小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
DNA和蛋白装载过程：
对于质粒DNA装载，5微克的质粒DNA与5微克的磁性纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4度振荡12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
对于蛋白装载，50毫克的蛋白与50毫克的磁性纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4度振荡12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
实施例3
纳米颗粒合成：杆状氧化铁内核（400毫克）放入含水(400毫升)，氯苯（400毫升），三乙醇胺（TEA，8毫克），四乙氧基硅烷（TEOS, 2克）的反应体系中，在60摄氏度的条件下搅拌24小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
表面改性方法：将合成好的磁性纳米颗粒 （100 毫克）分散到200 毫升的水中，将pH调节到10左右。然后将2毫升3-(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯（3-(Trihydroxysilyl)propylmethylphosphonate）加入到溶液中，在四十度下搅拌4小时。纳米颗粒通过离心法分离（3700转/分钟离心十分钟）。而后固体颗粒重悬于含500毫克聚乙烯亚胺（Polyethylenimine，PEI，分子量2万）溶液中，常温搅拌4小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
DNA和蛋白装载过程：对于质粒DNA装载，10微克的质粒DNA和100微克的磁性纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4度振荡12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
对于蛋白装载，100毫克的蛋白与100毫克的磁性纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4度振荡12小时。产物采用离心法分离，至于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）纳米颗粒合成：将40-400mg的杆状氧化铁内核，放入含0-500 ml水，10-500 ml氯苯，0.1-10mg三乙醇胺，0.1-2 g四乙氧基硅烷的水油反应体系中，于60℃的条件下搅拌6-48 小时，得到产物于3700转/分钟离心十分钟分离，得到磁性纳米颗粒；
（2）表面改性方法：将10-100 mg合成好的磁性纳米颗粒，分散到10-200 ml的水中，调节pH到10，然后将0.1-5ml的3-(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯加入到上述溶液中，在40℃条件下搅拌4h，纳米颗粒于3700 r/min转速下离心十分钟离心法分离，离心后固体颗粒重悬于含50-500mg聚乙烯亚胺溶液中，常温搅拌4小时，产物置于低速离心机内3700 r/min离心十分钟，得到所述的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯亚胺的平均分子量为5000到50000。
3.一种权利要求1所述的制备方法制备的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒在制备基因装载药物和蛋白质装载药物上的应用。
4.根据权利要求3所述的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒在制备基因装载药物和蛋白质装载药物上的应用，其特征在于，所述的基因装载药物通过以下步骤制备：将0.1-10μg的质粒DNA与1-100μg的权利要求1制备的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4℃条件下振荡12小时，产物置于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟分离，得到所述的基因装载药物。
5.根据权利要求3所述的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒在制备基因装载药物和蛋白质装载药物上的应用，其特征在于，所述的蛋白质装载药物通过以下步骤制备：将1-100mg的蛋白与1-100mg的权利要求1制备的杆状包裹磁性氧化铁内核的放射状孔道的氧化硅纳米颗粒放置于PBS溶液中，充分混匀后于4℃条件下振荡12小时，产物置于低速离心机内3700转/分钟离心十分钟分离，得到所述的蛋白质装载药物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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