[发明专利]一种特异性结合稀土纳米颗粒的多肽及其筛选方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物学领域，具体涉及一种特异性结合稀土纳米颗粒的多肽及其筛选方法。 

背景技术

基于稀土的上转换发光纳米颗粒（upconversion nanophosphors，UCN）作为新一代生物发光标记，相比有机荧光染料和量子点等下转换发光标记而言，上转换发光纳米颗粒具有光稳定性好、化学稳定性高、吸收和发射带很窄、发光寿命长、潜在生物毒性小等优点。上转换发光标记因采用近红外连续激光作为激发源，具有较深的光穿透深度、无生物背景荧光干扰、对生物组织几乎无损伤等显著优势，使其成为生物成像的理想标记物。此外，由于稀土上转换纳米材料为稀土掺杂氟化物纳米颗粒，其具有较低的声子能，可以降低非辐射跃迁提高发光强度,在氧化物、硫化物、磷化物等众多基质中脱颖而出，近年来也被广泛应用在分析检测、疾病治疗等领域。 

然而，稀土上转换纳米颗粒作为无机纳米颗粒，用于体内应用及临床试验之前还存在着许多问题。例如，其易团聚且不溶于水，很难应用于体内环境；在体内进行生物成像及体内光动力治疗应用时，其会与很多组织、细胞及生物分子进行非特异性的粘附，影响作用效果；进入细胞或动物体内，其会引发严重的细胞自噬，甚至导致细胞死亡等。 

目前，针对于无机纳米颗粒的表面改性方法主要是通过各种共价和非共价手段，采用硅胶（CN101434748）、脂肪酸（CN1400167）、聚乙二醇（CN101038290）、壳聚糖（CN101411893）、蛋白、多肽等改善纳米颗粒的表面特性。在这些方法中，值得注意的是利用特异性结合肽涂层包裹的方法进行表面改性，它具有无与伦比的多功能性、生物相容性、简单和可扩展性。目前， 国内外主要报道的特异性结合多肽主要是针对与体内外组织器官、细胞及蛋白结合。例如，与正常或癌变组织器官特异性结合的多肽（CN101531706、CN101827583A、CN1563078、CN102060909A、CN101891803A）；与正常或癌变细胞特异性结合的多肽（CN101918433A、CN1709905、CN1763082、CN101033251、CN1900108）；以及与体内蛋白质特异性结合的多肽（CN102060913A、CN1823087、CN1262688、CN102105487A、CN101146822、CN1721432、CN1687128、CN101225108、CN101113164、CN101481418）。然而，针对无机纳米颗粒的特异性结合多肽报道甚少，仅有的为对钛、银、硅材料的结合多肽（CN1829734）及金属镍的高亲和力结合肽（CN1911956）。 

发明内容

本发明提供了一种方法，利用噬菌体展示技术通过噬菌体展示文库筛选出具有特异性结合稀土纳米颗粒能力的多肽。本发明的方法包括如下步骤：（a）将噬菌体展示多肽库与稀土纳米颗粒混合孵育；（b）回收结合在稀土纳米颗粒上的噬菌体；（c）扩增回收的噬菌体用于稀土纳米颗粒下一轮结合筛选；（d）重复上述（a）到（c）的步骤至少一次；（e）对回收的噬菌体挑取单克隆，测序后获得所编码的展示多肽。在实施例中，应用本发明的方法识别出的多肽具有一个编码展示多肽CTARSPWIC（RE-0，SEQ ID NO：1）的核苷酸序列。携带该展示多肽的噬菌体显示出特异性的高亲和力结合稀土纳米颗粒的能力。 

本发明中还提供了高亲和力的特异性结合稀土纳米颗粒的多肽及其类似物的化学合成，这些类似物包括噬菌体展示技术筛选鉴定出的氨基酸序列。包括含有噬菌体展示肽的氨基酸序列的特定多肽及其类似物，显示出能够高特异性结合稀土纳米材料的能力。这些稀土纳米材料包括稀土金属氧化物，稀土金属硫化物，稀土金属硫氧化物，基于稀土元素掺杂的上转换发光纳米材料以及一切含有稀土元素的化合物。任何本领域的技术人员所熟知的这些多肽或蛋白质的生产技术包括但不限于通过诸如重组技术等标准的分子生物学技术来表达肽或蛋白质、从自然原料中分离肽或蛋白质、或者化学合成这些肽或蛋白质等，都包括在本发明的保护范围之内。