CN111110846B - 一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属‑核酸纳米颗粒，所述金属‑核酸纳米颗粒是由金属离子与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒。其制备方法为将金属离子溶液加入到核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，即得到所述金属‑核酸纳米颗粒，该制备方法简单易行，适用于大规模生产。由该法制得的金属‑核酸纳米颗粒结构，能够使具有功能的核酸进入细胞发挥作用，并能包载药物分子或荧光示踪分子，使药物和核酸发挥协同治疗作用，同时实现对该纳米颗粒的实时监测。

Description

一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于纳米材料领域，涉及一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途。
背景技术
核酸是生物系统中存储和传输遗传信息的分子，利用核酸构建纳米生物材料并赋予其功能性是材料组装发展的一个重要里程碑，该领域对纳米科学产生了显著影响。并且由于DNA或RNA具有高度稳定性、精确可控性、易于修饰等特点，可被广泛用于药物输送、生物监测等领域，因此，利用DNA或RNA构建形状可控的纳米生物材料并开发相应的功能仍然是相关领域的研究热点。
DNA的序列特异性结合特性已被用于指导纳米尺度的材料组装。利用DNA纳米技术合成精确控制尺寸和形状的DNA纳米结构主要有两种方法，一种是Seeman提出的DNA可自组装纳米结构，此类纳米结构通过碱基互补配对形成构象稳定的DNA瓦片然后组装成形状可控的二维三维结构，包括二维晶格、三维纳米管和多面体等，这些基于DNA的结构主要被应用于基因或药物输送、分子传感；另一种是首先由Mirkin提出的采用非核酸基纳米颗粒充当模板，然后将功能化的DNA修饰到纳米颗粒表面，这些材料可以用于生物检测、基因治疗等。
CN103264165B公开了一种以单链DNA为模板合成银纳米簇的方法。它解决了现有用于检测汞离子的纳米银生产复杂，成本过高的问题。方法是以具备胞嘧啶和鸟嘌呤的单链DNA为模板，与Ag+溶液混合后，添加还原剂还原后制得带荧光的银纳米簇。这种新型的银纳米簇有着优良的选择性和灵敏度，可应用于检测Hg2+，对于监测水中污染物质是可行的并有着未来发展前景。
CN101717112A公开了一种以DNA为模板组装氧化锌纳米链的方法，包括如下步骤：(1)将DNA水溶液、硝酸锌水溶液和六次甲基四胺水溶液按比例混合，搅拌；(2)加热至60℃-80℃，保温0.5-4h；(3)降温至室温20℃-25℃，在超声波分散仪中超声处理10-20min制样，得到一种以DNA为模板组装氧化锌纳米链。该方法简单，原料易得，耗能少，减少环境污染，通过操纵生物大分子DNA的空间结构，构建出不同平面形状的氧化锌纳米链。
CN101805022B公开了一种利用大肠杆菌基因组DNA为模板制备钨酸钡纳米双线阵列的方法。该方法将硝酸钡溶液加入到大肠杆菌基因组DNA溶液中，混匀后，在4-6℃，80-90转/分的条件下，振荡孵育48-72h，然后加入钨酸钠溶液，在4-6℃，80-90转/分的条件下，振荡孵育48-72h。将上述混合溶液在80-85℃条件下加热6-8h，可以得到以大肠杆菌基因组DNA为模板的钨酸钡纳米双线阵列。该方法使利用大肠杆菌基因组DNA作为合成钨酸钡纳米双线阵列的模板构筑纳米器件成为可能。
以上基于DNA的纳米结构的制备方法大多数涉及昂贵而复杂的步骤，因此，开发出一种简单有效的方法用于大规模生产具有独特功能的可控的基于DNA的纳米材料是很有必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属离子与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒。
核酸是一种由磷酸骨架连接在一起的核苷酸组成的生物聚合物，由于带负电的磷酸盐结合位点以及碱基上的氮和氧官能团，已被证明对金属离子具有强烈的配位相互作用。本发明采用配位导向的自组装技术构建金属-核酸纳米结构，此纳米结构既能保证核酸的精确可调性，也能保证整个无机结构单元具有明确的粒径和形状。
本发明制备得到的金属-核酸纳米颗粒结构，通过将金属离子与核酸配位结合，使具有功能的核酸能够进入细胞发挥作用，并能包载药物分子或荧光示踪分子，使药物和核酸发挥协同治疗作用，同时实现对该纳米颗粒的实时监测。
在本发明中，所述金属离子包括过渡金属离子和/或镧系金属离子。
优选地，所述过渡金属离子为铁、铜或锌离子中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述镧系金属离子为钆、铽或铒离子中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述核酸为单链DNA、双链DNA、环状DNA或RNA。
优选地，所述RNA为siRNA或miRNA。
优选地，所述金属-核酸纳米颗粒的粒径为5-3000nm，例如5nm、10nm、20nm、28nm、47nm、79nm、83nm、95nm、105nm、162nm、192nm、212nm、237nm、302nm、352nm、582nm、652nm、800nm、1000nm、2000nm或3000nm等。
第二方面，本发明还提供一种如上所述的金属-核酸纳米颗粒的制备方法，所述制备方法为：
将金属离子溶液加入到核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
在本发明中，制备所述金属离子溶液和核酸溶液所用的溶剂为去离子水。
优选地，所述涡旋的时间为0-60s，例如0s、5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s等，优选为10-30s，进一步优选20s。
优选地，所述加热的方式为金属浴加热。
优选地，所述加热的温度为25-100℃，例如25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、75℃、80℃、90℃、95℃、98℃或100℃等，优选80-100℃，进一步优选95℃。
优选地，所述加热的时间为1-12h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h等，优选2-4h，进一步优选3h。
优选地，所述离心的转速为8000-15000转/min，例如8000转/min、9000转/min、9500转/min、10000转/min、11000转/min、12000转/min、13000转/min或14000转/min等，优选12000-14000转/min，进一步优选13000转/min。
优选地，所述离心的时间为1-30min，例如1min、5min、10min、12min、14min、15min、18min、20min、25min或30min等，优选5-15min，进一步优选10min。
优选地，所述离心并水洗重悬的次数为1-5次，例如1次、2次、3次、4次或5次，优选2-3次。
在本发明中，所述混合物中金属离子的浓度为0.01-30mM，例如0.01mM、0.05mM、0.1mM、0.2mM、0.6mM、1.0mM、2.0mM、3.0mM、5.0mM、10.0mM、20.0mM或30.0mM等。
优选地，所述混合物中核酸的浓度为0.005-1.0mM，例如0.005mM、0.015mM、0.025mM、0.05mM、0.075mM、0.125mM、0.25mM、0.50mM、0.75mM或1.0mM等。
优选地，所述混合物中金属离子与核酸的摩尔比为(1-100):1，例如1:1、2:1、3.8:1、6.9:1、14.7:1、21.7:1、42.6:1、50:1、60:1、80:1或100:1等。
第三方面，本发明提供一种多功能金属-核酸纳米颗粒，所述多功能金属-核酸纳米颗粒包括如上所述的金属-核酸纳米颗粒和效应分子。
所述多功能金属-核酸纳米颗粒中的多功能是指药物治疗、生物检测等功能的结合。
优选地，所述效应分子为药物分子和/或荧光示踪分子。
优选地，所述药物为抗肿瘤药物。
优选地，所述效应分子相对于金属-核酸纳米颗粒的用量为1％-60％，例如1％、10％、20％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％等。
第四方面，本发明提供一种如上所述的多功能金属-核酸纳米颗粒的制备方法，所述制备方法为：
将金属离子溶液加入到含有效应分子的核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，得到所述多功能金属-核酸纳米颗粒。
作为本发明的优选技术方案，所述多功能金属-核酸纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：
(1)将金属离子溶液加入到含有效应分子的核酸溶液中，使得金属离子的浓度为0.01-30mM，核酸的浓度为0.005-1.0mM，金属离子与核酸的摩尔比为(1-100):1；
(2)对上述混合物涡旋10-60s，然后在25-100℃的金属浴中加热1-10h；
(3)以8000-15000转/min的速度离心1-30min，并水洗重悬，此步骤进行1-5次，得到所述多功能金属-核酸纳米颗粒。
第五方面，本发明提供一种如上所述的金属-核酸纳米颗粒或如上所述的多功能金属-核酸纳米颗粒在制备药物递送系统中的应用。
优选地，所述药物为抗肿瘤药物。
第六方面，本发明提供一种如上所述多功能金属-核酸纳米颗粒在制备生物检测试剂中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备得到的金属-核酸纳米颗粒结构，通过将金属离子与核酸配位结合，使具有功能的核酸能够进入细胞发挥作用，并能包载药物分子或荧光示踪分子，使药物和核酸发挥协同治疗作用，同时实现对该纳米颗粒的实时监测。
(2)本发明通过调节金属离子、核酸的浓度和比例，使得到的金属-核酸纳米颗粒粒径合适，在肿瘤血管的高通透性和滞留效应下，识别肿瘤组织并滞留在肿瘤部位，并通过肿瘤部位的微酸环境使其降解，将其中具有特定功能的核酸和药物释放，进而发挥杀灭肿瘤细胞的作用。
(3)本发明提供的用于制备金属-核酸纳米颗粒的方法简单易行，仅需混合搅拌即可反应得到金属-核酸纳米颗粒，适用于大规模生产。
附图说明
图1A是实施例2制得的金属-核酸纳米颗粒的透射电镜图；
图1B是实施例3制得的金属-核酸纳米颗粒的透射电镜图；
图1C是实施例6制得的金属-核酸纳米颗粒的透射电镜图；
图1D是实施例10制得的金属-核酸纳米颗粒的透射电镜图；
图1E是实施例14制得的金属-核酸纳米颗粒的透射电镜图；
图2是实施例1制得的金属-核酸纳米颗粒的紫外光谱图；
图3A是实施例1制得的金属-核酸纳米颗粒的高倍透射电镜图；
图3B是实施例1制得的金属-核酸纳米颗粒的选区电子衍射分析图；
图4A是实施例1制得的金属-核酸纳米颗粒进行线扫所选区域示意图；
图4B是图4A中所选区域的线扫图；
图5是实施例1制得的金属-核酸纳米颗粒的红外光谱图；
图6是实施例1制得的金属-核酸纳米颗粒的电势图；
图7是实施例3制得的金属-核酸纳米颗粒的细胞流式试验结果图；
图8A是免疫因子TNF-α的ELISA测试结果图；
图8B是免疫因子IL-6的ELISA测试结果图；
图9是实施例17制得的载药金属-核酸纳米颗粒的MTT测试结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例2
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有150μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGCTGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋60s，然后在100℃的金属浴中加热1h；以15000转/min的速度离心20min，并水洗重悬，此步骤进行3次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例3
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将75μL 0.2mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为1425μL水溶液中，其中核酸为荧光染料Cy5标记的含20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(TCCATGACGTTCCTGACGTT)；对上述混合物涡旋10s，然后在75℃的金属浴中加热1h；以14000转/min的速度离心1min，并水洗重悬，此步骤进行5次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例4
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 50mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋40s，然后在25℃的金属浴中加热10h；以8000转/min的速度离心30min，并水洗重悬，此步骤进行1次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例5
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 0.5mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋60s，然后在25℃的金属浴中加热10h；以8000转/min的速度离心30min，并水洗重悬，此步骤进行1次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例6
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 0.6M的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL8mM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGACTATAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例7
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将75μL 0.2mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 100μM核酸的总体积为1425μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(AAATTTTTTTTTTTTTTTTT)；对上述混合物涡旋10s，然后在75℃的金属浴中加热1h；以14000转/min的速度离心1min，并水洗重悬，此步骤进行5次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例8
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将90μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有225μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(TCCATGACGTTCCTGACGTT)；对上述混合物涡旋20s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例9
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在75℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例10
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为21个碱基的核糖核苷酸序列小干扰RNA(GCGGCAGCAGGUAGCAAAGdTdT)；对上述混合物涡旋20s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例11
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在50℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例12
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋40s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例13
本实施例提供一种金属-核酸纳米颗粒，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心15min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
实施例14
本实施例提供一种载药金属-核酸纳米颗粒，所述载药金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的并包载药物的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将18μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有45μL 200μM核酸和1mg/mL 150μL核糖核酸酶的总体积为582μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在60℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述载药金属-核酸纳米颗粒。
实施例15
本实施例提供一种载药金属-核酸纳米颗粒，所述载药金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的并包载药物的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸和1mg/mL 190μL核糖核酸酶的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋40s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述载药金属-核酸纳米颗粒。
实施例16
本实施例提供一种载药金属-核酸纳米颗粒，所述载药金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的并包载药物的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有150μL 200μM核酸和1mg/mL 300μL核糖核酸酶的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGAAAATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在80℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心15min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述载药金属-核酸纳米颗粒。
实施例17
本实施例提供一种载药金属-核酸纳米颗粒，所述载药金属-核酸纳米颗粒是由金属与核酸通过配位作用结合形成的并包载药物的具有球形结构的纳米颗粒，其制备方法包括以下步骤：
将30μL 20mM的FeCl2·4H2O溶液快速加入到含有75μL 200μM核酸和10μL 10mM阿霉素的总体积为570μL水溶液中，其中核酸为20个碱基的脱氧核糖核苷酸序列(ATCGTCGATGCTAATCCTGA)；对上述混合物涡旋20s，然后在95℃的金属浴中加热3h；以13000转/min的速度离心10min，并水洗重悬，此步骤进行2次，得到所述载药金属-核酸纳米颗粒。
实施例18
形貌和粒径测试：
对上述实施例1-17制备得到的产品进行形貌和粒径测试，具体操作方法为：用去离子水将制得的产品超声分散，将分散液滴在铜网上，待其自然干燥后采用透射电子显微镜对样品进行形貌观察，之后将电镜图像中的任意100个粒子使用ImageJ软件统计计算得到的平均粒径作为样品的平均粒径。结果如图1和表1所示。图1A、图1B、图1C、图1D和图1E分别为实施例2、实施例3、实施例6、实施例10和实施例14的电镜图。
由图1A-图1E可知，制备得到的产品为具有球形结构的纳米颗粒。
表1
Figure BDA0001847226570000141
Figure BDA0001847226570000151
实施例19
紫外性能测试：
对上述实施例1制备得到的产品进行紫外性能测试，具体操作方法为：将样品配制成相同浓度的分散液，置于比色皿中，采用紫外-可见分光光度计在250-600nm的光谱范围内测试样品的紫外吸收，紫外吸收峰的最大峰强位置即为产品的紫外吸收波长。结果如图2所示。
由图2可知，实施例1制备得到的纳米颗粒在272nm附近有紫外吸收峰，相较于单纯的DNA的紫外光谱红移了10nm左右，该红移效应与金属离子与DNA的配位作用有关。
实施例20
纳米颗粒晶型测试：
对上述实施例1制备得到的产品进行纳米颗粒晶型测试，具体操作方法为：用去离子水将样品分散，将分散液滴在铜网上，待其自然干燥后使用高倍透射电子显微镜对样品进行形貌观察，运用电子衍射进行选区电子衍射分析样品是否是晶体。结果如图3A和3B所示。
由图3A和3B可知，通过高倍透射电镜图可以看出实施例1制备得到的纳米颗粒没有晶格条纹，而且选区电子衍射图显示没有衍射斑，表明此纳米颗粒是非晶型结构。
实施例21
元素分布测试：
对上述实施例1制备得到的产品进行元素分布测试，具体操作方法为：用去离子水将样品分散，将分散液滴在铜网上，待其自然干燥后使用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜-能量色散X射线光谱仪分析元素分布和线性扫描。结果如图4A、4B所示。
由图4A、4B可知，元素Fe、P、N均匀地分布于整个纳米颗粒，表明Fe和DNA很好地结合在一起。
实施例22
红外光谱测试：
对上述实施例1制备得到的产品进行红外光谱测试，具体操作方法为：用去离子水将样品分散，将分散液滴在硅片上，待其自然干燥后使用傅里叶变换红外光谱仪分析样品中的官能团。结果如图5所示。
由图5可知，DNA中的磷酸骨架峰在1213cm-1，而金属-DNA纳米颗粒的磷酸骨架峰移动到1192cm-1，表明磷酸骨架发生了配位作用。
实施例23
电势测试：
对上述实施例1制备得到的产品进行电势测试，具体操作方法为：用去离子水将样品分散，稀释，置于电势测量皿中，使用纳米激光粒度仪测试。结果如图6所示。
由图6可知，该纳米颗粒的电位为-22.5mV，表明DNA与Fe结合，使其均匀分散在水溶液中。
实施例24
细胞流式测试：
对上述实施例3制备得到的产品进行细胞流式测试，具体操作方法为：RAW264.7巨噬细胞在Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM)中以4×105细胞/孔培养密度在培养皿中培养，其在37℃的CO2培养箱中培养，培养基中补充100单位/mL水性青霉素G、4.5mg/mL葡萄糖、4×10-3M L-谷氨酰胺和10％FBS和100μg/mL链霉素。孵育24小时后，洗涤培养基并加入含有实施例3产品的新鲜细胞培养基。再孵育4小时后，用预热的PBS溶液(3×2mL)冲洗处理过的细胞以除去游离的纳米颗粒，然后将新鲜培养基加入培养皿中。取适量细胞加入抗体处理后使用流式细胞分析仪进行细胞流式测试。结果如图7所示。
由图7可知，实施例3制得的纳米颗粒显示了很强的荧光强度，定量地表明此纳米颗粒很好的进入了细胞。
实施例25
ELISA测试：
对上述实施例3制备得到的产品进行ELISA测试，具体操作方法为：RAW264.7巨噬细胞在Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM)中以4×105细胞/孔培养密度在培养皿中培养，其在37℃的CO2培养箱中培养，培养基中补充100单位/mL水性青霉素G、4.5mg/mL葡萄糖、4×10-3M L-谷氨酰胺和10％FBS和100μg/mL链霉素。孵育24小时后，洗涤培养基并加入含有实施例3产品的新鲜细胞培养基。再孵育4小时后，用预热的PBS溶液(3×2mL)冲洗处理过的细胞以除去游离的纳米颗粒，然后将新鲜培养基加入培养皿中。取适量细胞加入抗体处理后使用酶标仪进行ELISA测试。结果如图8所示。图8A为TNF-α因子的检测结果，图8B为IL-6因子的检测结果。
由图8A和图8B可知，实施例3制得的纳米颗粒产生了大量的免疫因子TNF-α和IL-6，可以通过免疫响应杀死肿瘤细胞(图中Ctrl代表对照组，Fe-CpG NPs代表实施例3制得的纳米颗粒)。
实施例26
MTT测试：
对上述实施例17制备得到的产品进行MTT测试，具体操作方法为：RAW264.7巨噬细胞在Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM)中以4×105细胞/孔培养密度在培养皿中培养，其在37℃的CO2培养箱中培养，培养基中补充100单位/ml水性青霉素G、4.5mg/mL葡萄糖、4×10-3M L-谷氨酰胺和10％FBS和100μg/mL链霉素。孵育24小时后，洗涤培养基并加入含有实施例17产品的新鲜细胞培养基。再孵育4小时后，用预热的PBS溶液(3×2mL)冲洗处理过的细胞以除去游离的纳米颗粒，然后将新鲜培养基加入培养皿中。取适量细胞处理后加入含MTT的培养液使用酶标仪进行MTT测试。结果如图9所示。
由图9可知，用实施例17制得的包覆阿霉素的纳米颗粒培养的细胞存活率较低，表明此纳米颗粒对肿瘤细胞具有很强的杀伤作用(图中Ctrl代表对照组)。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的金属-核酸纳米颗粒及其制备方法和用途，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (32)

1.一种金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述金属-核酸纳米颗粒是由金属离子与核酸通过配位作用结合形成的具有球形结构的纳米颗粒；
所述金属-核酸纳米颗粒由如下方法制备得到：
将金属离子溶液加入到核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，得到所述金属-核酸纳米颗粒；
所述金属离子为亚铁、铜或锌离子中的任意一种或至少两种的组合；
所述核酸为单链DNA、双链DNA、环状DNA、siRNA或miRNA；
所述金属-核酸纳米颗粒的粒径为5-1000nm。
2.如权利要求1所述的金属-核酸纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
将金属离子溶液加入到核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，得到所述金属-核酸纳米颗粒。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备所述金属离子溶液和核酸溶液所用的溶剂为去离子水。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述涡旋的时间为10-30s。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述涡旋的时间为20s。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的方式为金属浴加热。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为25-100℃。
8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为80-100℃。
9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为95℃。
10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的时间为1-10h。
11.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的时间为2-4h。
12.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的时间为3h。
13.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的转速为8000-15000转/min。
14.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的转速为12000-14000转/min。
15.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的转速为13000转/min。
16.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的时间为1-30min。
17.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的时间为5-15min。
18.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的时间为10min。
19.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心并水洗重悬的次数为1-5次。
20.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心并水洗重悬的次数为2-3次。
21.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合物中金属离子的浓度为0.01-30mM。
22.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合物中核酸的浓度为0.005-1.0mM。
23.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合物中金属离子与核酸的摩尔比为(1-100):1。
24.一种多功能金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述多功能金属-核酸纳米颗粒包括如权利要求1所述的金属-核酸纳米颗粒和效应分子。
25.如权利要求24所述的多功能金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述效应分子为药物分子和/或荧光示踪分子。
26.如权利要求25所述的多功能金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述药物为抗肿瘤药物。
27.如权利要求24所述的多功能金属-核酸纳米颗粒，其特征在于，所述效应分子相对于金属-核酸纳米颗粒的用量为1％-60％。
28.如权利要求24所述的多功能金属-核酸纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
将金属离子溶液加入到含有效应分子的核酸溶液中，对混合物进行涡旋，加热，离心并水洗重悬，得到所述多功能金属-核酸纳米颗粒。
29.如权利要求28所述的多功能金属-核酸纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将金属离子溶液加入到含有效应分子的核酸溶液中，使得金属离子的浓度为0.01-30mM，核酸的浓度为0.005-1.0mM，金属离子与核酸的摩尔比为(1-100):1；
(2)对上述混合物涡旋0-60s，然后在25-100℃的金属浴中加热1-10h；
(3)以8000-15000转/min的速度离心1-30min，并水洗重悬，此步骤进行1-5次，得到所述多功能金属-核酸纳米颗粒。
30.如权利要求1所述的金属-核酸纳米颗粒或如权利要求24所述的多功能金属-核酸纳米颗粒在制备药物递送系统中的应用。
31.如权利要求30所述的应用，其特征在于，所述药物为抗肿瘤药物。
32.如权利要求24所述的多功能金属-核酸纳米颗粒在制备生物检测试剂中的应用。
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