本发明专利技术公开了一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物及其制备方法和用途。本发明专利技术中，金纳米棒表面利用一种可以和磷酸分子高度亲和的硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物进行修饰。该多聚核苷酸载体化合物与锌离子金属有机复合物修饰的金纳米棒能够作为治疗基因的有效载体。本发明专利技术中，由于表面修饰的金纳米棒和治疗基因的强配位络合作用使得纳米复合物具有高度稳定性，在体内和体外实验中，皆可以高效的将治疗基因递送靶向肿瘤细胞。利用基因沉默和金纳米棒光热活性来达到对癌症的基因/光热协同治疗。
Nano compound of polynucleotides and gold nanorods, preparation method and application thereof
The invention discloses a nano compound of polynucleotides and gold nanorods, a preparation method and an application thereof. In the present invention, the gold nanorods surface is modified by using a lipoic acid modified polynucleotide carrier compound capable of highly affinity with phosphoric acid molecules. The polynucleotide compound and a zinc ion metal organic compound modified gold nanorods can act as effective carriers for therapeutic genes. In the invention, due to the strong with gold nanorods and surface modification of the gene therapy that complexation of nano composites with high stability, both in vivo and in vitro experiments, can be effective for gene delivery targeting tumor cells. Gene silencing and thermal activity of gold nanorods are used to achieve gene / photothermal synergistic therapy for cancer.
【技术实现步骤摘要】
一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种基于表面修饰的金纳米棒作为基因载体并且应用于癌症高效的基因-光热协同治疗，属于生物医药材料以及纳米医学领域。
技术介绍
RNA干扰(RNAi)是利用特异性基因序列在转录后能导致基因沉默，在癌症治疗方面有很大的潜力。然而，虽然小干扰RNA(siRNA)技术已经成为一种有效的治疗方案，但是由于siRNA磷酸酯骨架阴离子电荷和分子量较大，导致siRNA的递送受限，在系统给药后得到较差的药代动力学和较低的细胞内化率。所以，至今在临床上仍没有成功地用于肿瘤治疗的siRNA制剂。虽然很多基于阳离子聚合物，阴离子脂质或氨基酸的siRNA递送载体能有效的携带阴离子RNAis达到对肿瘤治疗的效果，但是这些强阳离子载体的严重毒副作用限制其体内应用。为了克服这些障碍，如何不用强阳离子衍生物来研发高效的siRNA递送载体对研究人员来讲仍是一个挑战。由于二甲基吡啶胺金属有机复合物和磷酸基团的阴离子之间有特异性相互作用，使得其对含磷酸的分子(如治疗基因)有高亲和力，所以很多的二甲基吡啶胺金属有机复合物被用于检测生物上重要的磷酸衍生物。二甲基吡啶胺金属有机复合物的纳米体系与传统的基因递送载体相比，阳离子明显减少，因此，其在充当无毒且高效的治疗诊断基因载体方面，有很大的发展潜力。然而，二甲基吡啶胺金属有机复合物在siRNA递送领域的应用有待深入研究，尤其是基因释放行为方面效率有待进一步优化提高。表面包裹一层有机或生物分子层的多功能金纳米棒是具有吸引力的递送siRNA的纳米载体。由于其可调节的尺寸，单分散性，低毒，独特的尺寸，可调的表面功能以及光声断层扫描的能力,这些纳米材料在药物递送方面有很大前景。由于金纳米棒的强等离子共振峰，当近红外光与等离子体共振波长匹配的时候，金纳米棒可通过电子-声子碰撞有效的将光能转化成表面局部热能，也即光热转化。热从金纳米棒表面传到周围的细胞环境，在几纳米的距离内呈指数衰减，因此可减少对正常细胞的损坏效应。所以，在对靶向肿瘤细胞或组织进行光热治疗时，这些特性可减少对健康细胞的损伤，同时还能与治疗基因联合进行协同治疗，增强了抗肿瘤效果。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物；本专利技术的另一目的在于提供一种表面用硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物功能化的金纳米棒的制备方法；本专利技术的再一目的是在于多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物应用于癌症的基因-光热协同治疗的方法。本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物，其特征为纳米复合物包括金纳米棒、多聚核苷酸和连接它们的有机分子。其中，所述的金纳米棒包括普通金纳米棒或者掺杂其他金属的金纳米棒中的一种，本专利技术选择了普通金纳米棒。其中，所述的有机分子为硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物。其中，所述的多聚核苷酸为ODN，DNA，miRNA或者siRNA中的至少一种，本专利技术中优选siRNA。本专利技术中的多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物制备方法，包括以下步骤：1)硫辛酸修饰、可复合siRNA的载体的制备。以5-羟基间苯二甲酸，二甲基吡啶胺、(±)-α-硫辛酸等无原料，通过多步有机合成手段，合成了可与金纳米棒配体交换的化合物。2)表面修饰CTAB的金纳米棒和硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体通过配体交换反应，合成出了二甲基吡啶胺修饰的金纳米棒(ZD-GNRs)。将2mL硫辛酸修饰的二甲基吡啶胺(溶于乙醇)缓慢加到10mL的GNRs胶体(金纳米棒胶体，2nM)中，在室温下搅拌12h，得到的二甲基吡啶胺-GNR溶液在6000rpm的转速下离心三次，每次15min，以除去未反应的硫辛酸修饰的DPA。之后，将ZD-GNRs分散到2mL的蒸馏水中。3)通过金属有机络合技术来制备siRNA/ZD-GNRs。首先，将硝酸锌(5mL,3mg/mL,10.1mM)与二甲基吡啶胺-GNRs混合(5mL,2mg/mL)，混合物在室温下搅拌30min。然后，离心3次(转速为5000rpm)，以除去未反应的原料，之后将得到的ZD-GNR分散到超纯水中。将2uLZD-GNR溶液与1uLsiRNA(荧火虫荧光素酶siRNA(siLuc)或PLK1siRNA(siPLK))混合均匀，置于室温30min，收集siRNA/ZD-GNRs，用于体外和体内实验。本专利技术的有益效果：1.本专利技术siRNA和金纳米棒的纳米复合物中,siRNA展示了较好的基因沉默活性，金纳米棒展示了较好的光热活性。2.本专利技术中表面修饰的金纳米棒和siRNA的强配位络合作用使得纳米复合物具有高度稳定性。3.本专利技术中对肿瘤进行基因/光热协同治疗比单独的基因疗法和光热治疗效果要优越很多。4.本专利技术中由于GNRs的光声性能，siRNA/ZD-GNRs能够成为对肿瘤同时进行光声成像和治疗的治疗诊断试剂。附图说明图1硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物的制备流程。图2siRNA/ZD-GNRs的表征。上排分别为GNRs，ZD-GNRs和siRNA/GNRs的TEM。下排为siRNA和ZD-GNRs结合的电泳阻滞分析：(泳道1-5：siRNA/ZD-GNRs摩尔比为600，300，200，100，50的络合)。图3siLuc/LipoMax或siLuc/ZD-GNRs孵育之后的143B-fLuc肿瘤细胞萤火虫荧光素酶(fLuc)基因表达的抑制的生物发光分析。图4siRNA/ZD-GNRs对PC-3细胞株的体外基因/光热协同治疗。分别在有无0.5W/cm2功率的808nm激光照射下，1天(a)和2天(b)体外孵育的生理盐水，ZD-GNRs和siPLK/ZD-GNRs对前列腺癌细胞的毒性图5SiRNA/ZD-GNRs对PC-3荷瘤小鼠的基因/光热协同治疗。用盐水，ZD-GNRs和siRNA/ZD-GNRs处理荷瘤小鼠，并激光照射10min后，其红外图像(a)和肿瘤区域的温度变化(b)。(c)不同治疗下的肿瘤体积变化。(d)处理23天之后的PC-3荷瘤小鼠的代表性图片。具体实施方式以下通过具体的制备例和实施例可使本专利技术得到更清楚地说明：一、制备例1)硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物的合成室温下，将催化量的浓硫酸(1.0mL)滴加入化合物1(18.2g，0.1mol)的乙醇(100mL)溶液中，然后回流搅拌反应过夜。冷却到室温，减压蒸馏蒸干，得21.2克化合物2，收率：89％。氮气保护，冰盐浴下，将化合物2(21.2g，0.089mol)的无水四氢呋喃(80mL)溶液缓慢滴加入LiAlH4(10.1g，0.267mol)的无水四氢呋喃(50mL)悬浊液中，温度维持在0℃左右。滴加完后，维持在0℃搅拌反应30分钟，然后回到室温，搅拌反应5小时。冰盐浴下冷却，缓慢滴加冰水(100mL),温度维持在0℃以下，然后再缓慢滴加1N的盐酸至pH值到3，过滤，固体用四氢呋喃(20mL*3)洗涤，减压蒸馏滤液，除去四氢呋喃，水层用二氯甲烷(100mL*3)萃取，收集有机层，经饱和食盐水(100mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸馏得11.7克化合物3，收率：85％。室温下，将N-Boc-4-溴-1-丁胺(23.0g，0.091mol)和碳酸钾(21.0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物，其特征在于，其组成为s iRNA/ZD‑GNRs。
【技术特征摘要】
1.一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物，其特征在于，其组成为siRNA/ZD-GNRs。2.如权利要求1所述的一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物，其特征在于，该纳米复合物包括金纳米棒、多聚核苷酸和连接它们的有机分子；其中，所述的有机分子为硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物，硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物和金纳米棒之间为配体交换连接，多核苷酸和硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物和金纳米棒之间为金属有机络合连接。3.如权利要求1所述的一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物，其特征在于，所述的金纳米棒包括普通金纳米棒或者掺杂其他金属的金纳米棒中的一种。4.如权利要求1所述的一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物，其特征在于，所述的多聚核苷酸为ODN，DNA，miRNA或者siRNA中的至少一种。5.一种多聚核苷酸和金纳米棒的纳米复合物的制备方法，包括如下步骤：1)表面修饰十六烷基三甲基溴化铵的金纳米棒和硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物通过配体交换反应，合成二甲基吡啶胺修饰的金纳米棒ZD-GNRs：将1体积硫辛酸修饰的多聚核苷酸载体化合物缓慢加到1-10体积的GNRs胶体中，在室温下...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，陈小元，楚成超，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35
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