[发明专利]一种人工细胞酶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及一种含酶的人工细胞及其制备方法。

背景技术

酶是具有生物催化功能的生物大分子。根据其化学组成不同可以分为主要成分是蛋白质的蛋白类酶(P-酶)和主要成分是核糖核酸的核酸类酶(R-酶)。生物体内的各种生化反应几乎都是在酶催化下完成的，所以，酶既是生命活动的产物，也是生命活动必不可少的条件之一。在一定条件下，酶不仅在生物体内，而且在生物体外也可催化各种生化反应。

近年来，人们发现酶在疾病治疗方面有广泛的用途，例如酪氨酸酶在治疗黑色素瘤中就发挥了巨大作用，黑色素瘤是皮肤癌中最恶性的肿瘤，占皮肤癌死亡率的79％，原有治疗手段通常为放化疗或者部分切除如截肢等，直到Meadow等发现黑色素瘤患者有较高的酪氨酸水平，通过抑制酪氨酸在血液中的水平从而达到治疗目的。而酪氨酸酶可以分解黑色素瘤的必须营养物质酪氨酸，降低血液中酪氨酸含量，从而减缓黑色素瘤的发展甚至使之凋亡，这和饮食节制的治疗方法相比具有不可比拟的优势；再如天冬酰胺酶，由于它能将恶性白血球生长的必需营养物质天冬酰胺分解为天冬氨酸和氨，因此在抑制白血病发展方面有很大的应用潜质，目前在儿童急性淋巴性白血病治疗中已有了初步的应用，也取得了一定的疗效。

但是，由于酶很容易在外界环境的影响下失活，进入人体后，外界pH值的变化，人体免疫系统的识别和吞噬都会造成酶在很短的时间内丧失活性，如酪氨酸酶在进入人体1小时后就会完全丧失活性，生物利用度非常低。另外，许多酶直接进入人体还会有不小的毒副作用。这些都大大限制了酶类制剂在临床上的应用。

目前，提高酶生物利用度、增加疗效的方法主要是两种：制备缓释体和制备人工细胞。

酶的缓释体是用可降解的高分子材料对酶进行包裹或吸附。进入人体后，随着材料的降解，酶被缓慢的释放出来，这样既可减少用药频次，又可降低毒副作用。但，药物的暴释以及被释放后的失活问题目前仍然困扰着广大研究人员。

制备人工细胞是提高酶类药物疗效的另一办法。所谓人工细胞就是用具有生物相容性的半透膜作为人工细胞膜，内含组织、细胞或药物。该细胞膜允许小分子营养物质、毒素分子和代谢产物自由进出，但大分子量的组织、细胞或药物却被保护在细胞膜内不能渗出，从而有效的保持了其生理活性并降低毒副作用。

但，在人工细胞为酶类药物治疗提供了全新的思路和光明的前景同时，有关的制备方法却还存在着不小的缺陷。目前，人工细胞酶的膜材料均为非水性材料，包裹酶形成人工细胞时，必须在体系内加入大量的有机溶剂。众所周知，有机溶剂总会导致蛋白质，特别是酶的失活，所以在上述人工细胞的制备过程中，总会有50％以上的酶丧失生物活性，生物利用率较低。

发明内容

针对现有人工细胞酶制备技术的不足，本发明的目的是提供一种新的人工细胞酶及其制备方法，该人工细胞酶完全在水体系下通过自聚集形成含酶人工细胞。由于制备过程中完全摒弃有机溶剂的使用，从而最大程度克服由于有机溶剂造成的酶失活现象。

本发明通过控制高分子载体物质分子量的大小从而控制细胞膜孔径，应用于不同分子量(即分子大小)的酶和代谢物质的人工细胞的制备。

本发明制备的人工细胞酶在医药、酶反应器等方面予以应用。

本发明通过如下方法来实现：

在含酶或蛋白质药物的水体系中，利用水溶性高分子的电解质络合作用，通过自聚集形成含酶或蛋白质药物的人工细胞。其人工细胞膜具有半透过性，小分子的代谢物和代谢产物可自由通过，酶或蛋白质药物却不能渗出；人体内的免疫活性细胞、巨噬细胞和抗体亦不能通过该半透膜，避免酶或蛋白质药物被识别、消亡。

上述提及细胞膜采用的水溶性高分子可以是天然、半合成或合成高分子材料，要求是该膜材料具有较好的生物相容性、一定的机械强度和良好的稳定性，分子量在10,000到5,000,000之间，如海藻酸钠、聚赖氨酸、魔芋葡甘聚糖、壳聚糖、聚赖氨酸、聚谷氨酸、聚丙烯酸、聚乙二醇-壳聚糖、琼脂糖以及改性琼脂糖等。其中提及的合成高分子包括共聚物、均聚物或者改性高分子化合物。

上述所提及的细胞膜，其半透过性可以通过调节膜材的分子量、浓度、包裹层数以及组分来调节。细胞膜的孔径控制在毒素小分子及其代谢产物小分子可以通过而所包裹的酶或蛋白质药物及人体内免疫细胞、巨噬细胞和抗体不能通过。一般说来，人体内免疫细胞、巨噬细胞和抗体分子体积均较大，不能通过细胞膜，如完整抗体分子量约为150kDalton，人体内免疫细胞、巨噬细胞则更大。