[发明专利]纳米生物机器人及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物新技术领域，涉及旋转式ATP马达构建的光驱动 纳米机器人的设计，组装及在辅助药物扩散(溶栓)中的应用。

背景技术

传统溶栓治疗方法包括药物溶栓、器械辅助溶栓。在急性心肌梗死的 抢救治疗中，溶栓治疗是快速恢复心肌血流的有效方法，早期使用溶栓剂 治疗可使急性心肌梗塞患者的病死率降低30％[FEBS.Lett.2005，579(15)： 3303-3309]。目前溶栓药物中效果较好的是重组组织型纤溶酶原激活剂 (rt-PA)，该药的主要优点是与纤维蛋白的亲和力很高，溶栓速度快；缺 点是易被肝脏清除，半衰期短(4分钟-5分钟)，需要持续静脉滴注，因而 用药剂量大、价格昂贵(高达4000-5000元/治疗单位剂量)，当剂量超过 150mg时，可因导致血小板聚集而诱发再栓塞、颅内出血等并发症[N.Engl. J.Med.，1995，333(24)：1581-1587.]。

器械辅助溶栓方面，介入治疗引人关注[Nat.Clin.Pract.Neurol.2007， 3(1)：45-53.]，随着Greenfiedl首次运用静脉切开导管介入技术治疗肺栓塞， 近年来介入技术逐渐进入血管栓塞的治疗领域。在心血管疾病的介入治疗 中，通过在股静脉处开一个小口，插入中空的导丝，在X光机、核磁共振 仪等成像设备的导引下，通过体外操纵导丝到达血管栓塞或狭窄部位，导 丝前端可配置球囊、机械穿刺碎栓、血管内膜旋切和旋磨装置，对血栓或 狭窄的血管内膜进行治疗，其特点是创伤小、安全可靠，对其适应症疗效 明显。但由于传统加工技术在器件尺寸方面固有的局限，因此在导丝前端 的可配置器件的设计原理、尺寸大小、动力学特性等方面存在着难以突破 的技术障碍，介入治疗的应用范围仅局限于相对较大的血管，技术本身存 在一些局限性，例如机械碎栓过程中会产生大量的血栓碎片，其在血管内 的四散可能引发其他部位的小血管栓塞，尽管目前在碎栓的同时采取了吸 栓的相应措施，但实际尚需进一步完善；而血管内膜旋切和旋磨装置在治 疗过程中，可能会导致血管内膜的损伤，从而导致血栓的原位再形成，限 制了该技术在临床上的进一步应用。因此美国医学会规定rt-pA是目前唯 一许可的溶栓治疗措施。

发明内容

本发明从纳米生物机器人的角度，构建分子马达驱动的，以血栓抗体 为导向的辅助快速溶栓的纳米机器人，通过分子马达在血栓局部的快速旋 转，产生类似于微动力搅拌器的效应，并采用光驱动分子马达，实现纳米 生物机器人的可调控性，加快药物与纤维蛋白的接触，实现纳米生物机器 人的生物机械力学效应与药物酶解作用的协同，加速纤维蛋白溶解。

具体地，本发明提供以下各项：

1.一种纳米生物机器人，其包括载色体，该载色体上含有分子马达 F₀F₁-ATPase，其中所述F₀F₁-ATPase不含δ亚基，并且所述F₀F₁-ATPase 的α或β亚基上连接有纳米蛋白粒子。

2.根据以上1的纳米生物机器人，其中所述α或β亚基是经由抗α或 β亚基抗体与所述纳米蛋白粒子连接，其中所述抗α或β亚基抗体是多克 隆抗体或单克隆抗体。

3.根据以上2的纳米生物机器人，其中所述抗α或β亚基抗体是通过 生物素-链酶抗生物素-生物素与所述纳米蛋白粒子连接。

4.根据以上1的纳米生物机器人，其中所述纳米蛋白粒子的粒径在10 nm至100nm范围内，优选在20nm至50nm范围内。

5.根据以上1的纳米生物机器人，其中所述纳米蛋白粒子进一步与一 个DNA片段连接。在一个实施方案中，一个纳米蛋白粒子上的DNA片段 与另一个纳米蛋白粒子上的DNA片段互补(或部分互补)结合，由此抑 制纳米蛋白粒子的运动(旋转)。