[发明专利]一种生物纳米材料及其应用与制备

说明书

本发明公开了一种生物纳米材料及其应用与制备。本发明以核酸适配体修饰的具有靶向捕获外泌体能力的纳米粒，通过在MSN表面修饰一种或多种核酸适配体，使其具有高效地识别和捕获肿瘤外泌体同时将其代谢出体外的能力，并将其用于预防肿瘤转移。本发明捕获的肿瘤外泌体通过肝肠代谢排出体外，材料结构更简单，作用方式更新颖、有效、安全。

技术领域

本发明属于纳米材料及生物医药领域，涉及一种生物纳米材料及其应用与制备。

背景技术

癌症是当今威胁人类健康的主要原因之一，而且至今难以治愈。90％以上的癌症病人死 于肿瘤转移，因此针对肿瘤转移的靶向纳米材料能够有效抑制肿瘤转移，从而减少癌症死亡 人数。肿瘤转移被认为是因肿瘤细胞由原位瘤脱落，经过血液循环到达新的位点形成新的转 移病灶而成，而循环中的肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells，CTCs)要到达新的位点，肿瘤外 泌体(Tumor-derived exosomes,TDEs)的发挥的作用至关重要。我们所针对的是血液循环和肿瘤 部位中的TDEs。Exosomes表面具有许多特异性蛋白，如EGFR，EpCAM，CD44等，而这 些蛋白在正常细胞中不表达或者表达量很低。因此，我们能够特异性针对这些肿瘤外泌体， 利用纳米材料与外泌体的靶向识别和结合，将其代谢排出体外，从而达到有效的抑制肿瘤转 移的目的。

外泌体(exosomes)的功能取决于其所来源的细胞类型，其可参与到机体免疫应答、抗原提 呈、细胞迁移、细胞分化、肿瘤侵袭等方方面面。(Hadi Valadi,Karin,Apostolos Bossios, Margareta,James J.Lee and Jan O.etal.Exosome-mediated transfer ofmRNAs and microRNAs is a novel mechanism ofgenetic exchange between cells.Nat Cell Biol 2007；9:654–9)在广泛的正常生理环境下，外泌体(exosomes)是促进真核细胞间的交流信号。在 恶性肿瘤中，这种作用被用于促进癌细胞的存活和生存生长以及癌细胞的转移。外泌体能够 使肿瘤细胞通过上皮间质转化而逃避免疫的攻击，从而使肿瘤发生转移(Nicholas Syn,Lingzhi Wang,GautamSethi,Jean-Paul Thieryand Boon-Cher Goh Exosome-Mediated Metastasis:FromEpithelial–Mesenchymal Transition to Escape from Immunosurveillance)有研究表明肿瘤来源的 外泌体参与到肿瘤细胞与基底细胞的遗传信息的交换，从而导致大量新生血管的生成，促进 了肿瘤的生长与侵袭。

核酸适配体是一种能识别特异性抗原的DNA或RNA序列，与传统抗体相比，它具有体 积小，稳定，生物相容性高，合成简便等优点。在作为靶向基团，核酸适配体由于体积较小， 产生的位阻会很少，从而加大了和靶点的结合能力。

介孔二氧化硅纳米粒(MSN)是一种广泛用于疾病的诊断和治疗中的纳米材料。它独特 的介孔结构，可变的粒径，良好的生物相容性，和稳定的化学特性，让MSN成为一种理想 的纳米材料。

现有技术中，介孔二氧化硅纳米材料通常作为药物载体应用，再利用核酸适配子起靶向 识别作用，如由核酸适配子-阿霉素-介孔二氧化硅形成的新型递药系统，核酸适配子与介孔 二氧化硅结合进行药物的递送。核酸适配体结合MSN纳米颗粒的应用中，可以在MSN孔道 内负载药物，并对药物起到缓释的作用，提高药物的持久性。如现有技术利用已报道的可特 异性结合EpCAM的DNA适配子共价结合羧基化修饰的介孔二氧化硅纳米材料，并在其介孔 内装载阿霉素，靶向EpCAM阳性的SW620结直肠癌细胞，通过SW620细胞和Romas淋巴 癌细胞的研究证实，在PH5.5时阿霉素的释放率明显高PH7.4的释放率；由DNA适配子-阿霉素-介孔二氧化硅形成的新型递药系统可降低EpCAM的表达、抑制肿瘤细胞的增殖同时可促进肿瘤细胞的晚期凋亡和坏死。