[发明专利]加载DNA的载体上的金纳米颗粒、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及加载DNA的载体上的金纳米颗粒，其制备方法及用途。更具体地，本发明涉及用于基因递送的具有锐利边缘的碳嵌入(carbon embeded)纳米金颗粒。本发明还涉及用于制备所述具有锐利边缘的碳嵌入纳米金颗粒的方法和用该纳米金颗粒转化植物的方法。尽管预期碳载体具有如惰性和较佳穿刺能力等特性，嵌入的Au纳米颗粒却提供了对DNA的最佳载体。

背景技术

在生物成分中显示预期特性的基因操作打开了许多新的道路。病毒载体已经被鉴定为成功的基因递送载体。由于它们具有如急性毒性、细胞免疫反应、由于插入突变引起的致癌性、有限的承载能力、对重复感染和生产的抗性以及质量控制的可选方案等局限，非病毒载体如基于脂类、多聚化合物、糖树枝状聚合物和多肽等系统已经显示为更佳的替代方案。正在研究纳米颗粒，尤其是碳纳米结构，用于基因递送应用。然而，大部分研究局限于动物系统或细胞系。另一方面，植物系统的非病毒载体相对欠发达，除了如在Nature，1987327，70-73中所述的由Sanford等人开发的新方法，其使用了采用加速的DNA包被的微小金射弹将DNA递送进入完整的植物细胞中的粒子枪。作为对微小金结构的改进，Wang和其合作者合成了用于多重基因递送的加载纳米金的介孔二氧化硅，其公开于Nature Nanotech.，2007，2，295-300中。尽管金覆盖的低密度介孔二氧化硅显示能穿透软玉米胚，但没有可证明的数据表明其能穿透硬胚如一种木本树种。

最近，在杂志“Small”2006，2，621-625中Leng Nie等的题为“Three dimensional functionalized tetrapodlike ZnO nanostructures for plasmid DNA delivery”的论文中，报道了一种将DNA递送进入人细胞系的模拟病毒载体衣壳的四足锐利结构，其中携带质粒的四足锐利尖端进入细胞，从而产生必要的转染。类似地，Vakarelski等在Langmuir，2007，23，10893-10896中也报道了相比于需要较低的力(0.1-0.2nN)来穿透胞质膜的碳纳米管(直径为20-30nm)，硅纳米针(直径为200-300nm)需要0.7-2.0nN的力，这再次强调了锐利物体在基因递送类应用中的功效。

此处值得提及的是，关于细胞内和细胞外微生物的金属纳米颗粒合成可获得大量文献(参考Narayanan，K.B.和Sakthivel，N.2010.Advances in Colloids and Interface Science.156[1-2]：1-13)。然而，却没有关于通过将纳米颗粒加载于锐利边缘的载体上的报道，其不仅能帮助DNA转运进软组织，也可以帮助DNA转运进硬组织。

因此，现有技术的调查显示需要具有锐利边缘的遗传物质载体。而且，所述载体还应具有携带遗传物质的足够能力以及穿透硬材料但损伤较小的锐利度。所述载体的制备方法应当简单，易于实施并且还能填补现有技术的空白及满足本领域的需求。

发明简述

发明目的

因此本发明的主要目的是提供边缘锐利的基因载体组合物。

本发明的另一个目的是提供用于基因递送的嵌入边缘锐利的载体中的金纳米颗粒。

本发明的再另一个目的是提供具有穿透硬材料的能力且对材料损伤微小的遗传物质载体。

本发明的又一个目的是提供具有较低质粒和金需求的用于基因递送的复合载体。

本发明进一步目的是提供制备具有锐利边缘的加载DNA的载体上的纳米金颗粒的方法和用其转化植物的方法。

发明内容

考虑到具有锐利边缘的载体和纳米金的组合可以是基于基因枪的转化的一个重要突破，我们在这里描述了用生物化学/物理学/化学转化相结合的碳负载的金纳米颗粒的制备。通过惰性加热通过对应于ATCC18500的真菌赭曲霉(Aspergillus ochraceus)ITCC 6436原位合成的细胞内金纳米颗粒来制备该颗粒。600℃下热处理的细胞内金纳米颗粒为了简要的目的在本文中进一步表示为HTC-600Au。这种基质支持了金纳米颗粒，从而为DNA提供了结合的平台，且提供了载体的最小密度，以获得穿透植物系统中的硬细胞壁的基因枪中的阈速度。嵌入碳基质中的Au纳米颗粒提供了DNA可以结合的平台。碳载体夹住了Au纳米颗粒并在DNA包被过程所需的超声步骤中防止它们浸出(leach)。另一方面，在纯碳材料中，由于不存在金，DNA不能结合。