[发明专利]磁性SF/PEI纳米颗粒及其用途

说明书

本发明涉及磁性SF/PEI纳米颗粒及其用途。该磁性SF/PEI纳米颗粒包括：磁性核心，所述磁性核心由纳米磁性材料构成；以及壳体，所述壳体形成在所述磁性核心外表面，所述壳体由蚕丝蛋白和聚乙烯亚胺构成，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺通过静电作用相结合。与现有技术中常用的转染材料PEI相比，该磁性SF/PEI纳米颗粒可以大幅度降低对待转染细胞的细胞毒性，同时，在磁场作用下能够快速高效地集中在细胞表面从而实现高效靶向磁转染的目的，转染效率大大提高。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，本发明涉及磁性SF/PEI纳米颗粒及其用途，更具体地，本发明涉及磁性SF/PEI纳米颗粒、制备磁性SF/PEI纳米颗粒的方法、细胞转染的方法以及磁性SF/PEI纳米颗粒在靶向磁转染中的用途。

背景技术

在转染应用中，PEI(聚乙烯亚胺)是一种常用的高效转染材料。高正电荷密度的PEI可与DNA结合并缩聚成纳米微粒，这些微粒可以黏合到带有负电荷的细胞表面残基，并通过內吞作用进入细胞。一旦进入细胞，胺的质子化将导致反离子大量涌入以及渗透势降低。上述变化导致的渗透膨胀使囊泡释放聚合物与DNA形成的复合物(polyplex)进入细胞质。复合物拆解后，DNA就能自由地融合到细胞核中完成转染。然而，PEI具有很强的细胞毒性，往往会导致待转染细胞的存活率较低，并且PEI不具备靶向转染的能力。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

为了解决PEI的高毒性和无法靶向转染的难题，发明人进行了大量的实验探索，研究开发出了一种新的磁性SF/PEI纳米颗粒，该新型颗粒将PEI与无毒、生物可相容、生物可降解的蚕丝蛋白(SF)相结合并包裹在纳米磁性颗粒(MNP)的外层。发明人惊喜地发现，本发明的磁性SF/PEI纳米颗粒可以显著降低转染载体的细胞毒性，提高转染效率及成功率；同时磁性内核使得磁转染变得可行，显著缩短了转染所需的时间，提高了整体转染效率并具有靶向作用。

为此，在本发明的第一方面，本发明提出了一种磁性SF/PEI纳米颗粒。根据本发明的实施例，所述磁性SF/PEI纳米颗粒包括：磁性核心，所述磁性核心由纳米磁性材料构成；以及壳体，所述壳体形成在所述磁性核心外表面，所述壳体由蚕丝蛋白和聚乙烯亚胺构成，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺通过静电作用相结合。通过研究，根据本发明实施例的磁性SF/PEI纳米颗粒的工作原理在于：PEI是转染需要的核心材料，依靠其高密度的正电荷吸引DNA附着凝聚。而SF是一种无毒、生物可相容且生物可降解的蛋白，主要作用是降低制成颗粒的总体正电荷，可以使得最终颗粒拥有一定的正电荷来吸引DNA，但又不至于过高而带来高毒性；同时，发明人发现，SF蛋白在盐溶液中的盐析作用下可促进SF/PEI混合物共同沉淀到MNP表面，从而自动组装成所述磁性SF/PEI纳米颗粒。根据本发明实施例的磁性SF/PEI纳米颗粒表面带有正电，可吸附带负电的DNA结合成载体-DNA复合物并通过磁转染方法高效靶向进入细胞。与现有技术中常用的转染材料PEI相比，根据本发明实施例的磁性SF/PEI纳米颗粒可以大幅度降低对待转染细胞的细胞毒性，同时，在磁场作用下能够快速高效地集中在细胞表面从而实现高效靶向磁转染，转染效率大大提高。

根据本发明的实施例，上述磁性SF/PEI纳米颗粒还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：

根据本发明的实施例，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的质量比为1：1～9：1，如1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7或1:8。发明人发现，若所述蚕丝蛋白的质量过小，所述磁性SF/PEI纳米颗粒的细胞毒性较高；若所述蚕丝蛋白的质量过大，在制备所述磁性SF/PEI纳米颗粒的过程中会发生沉淀现象，导致无法有效形成磁性SF/PEI纳米颗粒。由此，所述蚕丝蛋白与所述聚乙烯亚胺的质量比为1：1～9：1时，所述磁性SF/PEI纳米颗粒的细胞毒性更小。