[发明专利]一种携带Notch-1 shRNA的靶向磁性荧光纳米载体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域、合成一种核磁共振造影剂，具体涉及一种携带Notch-1 shRNA的靶向磁性荧光纳米载体的制备方法，及其在核磁共振成像、荧光成像及靶向基因治疗等生物医学中的应用。

背景技术

核磁共振成像是目前生物医学上应用广泛的成像工具，具有空间分辨率高，生物体侵袭性低，不产生电离辐射等优点。核磁共振造影剂的使用可显著提高成像的特异性和敏感度，从而提高MRI的成像效果，目前广泛应用的是以四氧化三铁为主的一类T₂加权成像的造影剂。四氧化三铁纳米粒子是磁性纳米粒子的一种，具有药物运输、细胞分离、以及作为核磁共振造影剂等多种用途。但在生物医学的应用中，四氧化三铁纳米粒子又存在许多无法避免的缺点，例如在粒子进入体液和细胞之后，容易在细胞内发生聚集而形成较大的粒子簇，同时四氧化三铁纳米粒子相较于其他粒子而言，胶体稳定性低，在细胞内环境中，容易发生氧化作用而导致其失去原本的磁性。基于以上原因，四氧化三铁纳米粒子必须经过表面改性之后才能被应用到生物医学领域中，改性之后的四氧化三铁纳米粒子具备抗氧化、不易发生聚集、同时具有较好的胶体稳定性等特性。

硅纳米粒子具有很多优点。首先硅纳米粒子具有较高的亲水性，相对容易地溶解在溶液中；其次硅纳米粒子具有一定的稳定性，可以稳定地存在于体液或细胞中，不会发生降解或其他反应；同时硅纳米粒子对生物体几乎没有毒副作用，具有较好的生物相容性；硅纳米粒子制备方法简单易行，价格便宜。不仅如此，硅纳米粒子容易与其他分子相连，在使用二氧化硅对磁性四氧化三铁纳米粒子进行表面修饰之后，更容易对其进行其他功能化的修饰，更增加了磁性纳米粒子的应用范围。

Notch信号通路是一条保守的信号通路，广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中，对细胞的分化、发育、增殖和凋亡有重要的调控作用。Notch信号通路与癌症的发生有关首先在人类急性T淋巴细胞白血病中被证实，其原因是染色体易位导致9号染色体上的Notch-1基因断裂，使其胞外段丢失，从而释放胞内区NICD激活Notch信号通路产生致癌作用，研究发现50％以上的人类急性淋巴细胞白血病都有变异的Notch-1基因被活化，随后的研究表明Notch-1基因在乳腺癌，前列腺癌，子宫颈癌等多种癌细胞中，均有异常过量表达。最新的研究也发现下调Notch-1基因的表达可以通过抑制Akt，mTOR，和NF-κ B信号通路来抑制前列腺癌细胞的生长、迁移和浸润，并诱导细胞的凋亡。因此沉默Notch-1基因可以达到广泛的抗肿瘤的治疗效果。

shRNA(short hairpin RNA)短发卡RNA，包括两个反向重复序列，中间由一茎环序列分隔形成的发卡结构。当shRNA表达载体进入动物细胞内，先在核内表达成shRNA，在细胞质中shRNA被Dicer酶剪切成siRNA，随后siRNA与体内一些酶结合形成RNA诱导的沉默复合物RISC，该复合物能与目的基因mRNAs同源区特异性结合并将其降解。利用Notch-1shRNA能够特异性地抑制Notch-1基因的过度表达，使Notch-1基因保持在沉默状态，从而达到抗肿瘤的作用。

本发明通过改良法首先合成掺杂有荧光染料的Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子，并将具有提高转染效率的PEI以及能够靶向叶酸受体的叶酸(FA)，通过酰胺反应联接在一起形成PEI-FA聚合物。通过PEI-FA进一步修饰Fe₃O₄@SiO₂(FITC)纳米粒子，吸附Notch-1的shRNA形成复合纳米载体。该纳米载体不仅具有核磁共振成像、荧光示踪成像的功能，还能将基因靶向输送到肿瘤部位，沉默目标基因的表达、抑制肿瘤的生长，使其成为诊疗一体化的多功能纳米平台，为肿瘤的诊断和治疗提供有力的保证。

发明内容

本发明的目的在于：开发一种集核磁共振成像、荧光成像、靶向基因治疗于一体的诊疗一体化的多功能纳米载体，应用于肿瘤的早期诊断和治疗。