[发明专利]一种用于基因递送的载体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基因递送载体，尤其是一种非病毒载体-明胶-硅氧烷纳米杂化材料及其制备方法和应用。

背景技术

基因治疗是指将人正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或起治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学技术。基因治疗在替代功能障碍基因和肿瘤治疗方面具有良好的应用前景。基因治疗有3个基本要素：目的基因、表达载体和递送载体，其中递送载体的构建和改进，一直是基因治疗研究的重点。递送载体有病毒载体和非病毒载体两类。病毒载体的转染效率较高，但也存在一些明显缺点，如免疫原性高、毒性大、目的基因容量小、靶向特异性差、制备较复杂及费用较高等，因此人们愈来愈重视非病毒载体的研究。相对于病毒基因载体系统，非病毒载体具有低毒、低免疫反应、使用简单、制备方便以及便于保存和检验等优势。理想的非病毒基因载体系统，应具有较高的基因转染效率、良好的靶向性和生物相容性以及较高的稳定性。近年来，纳米技术用于基因释放载体的研究已经取得了一些积极的进展。目前所研究的非病毒型纳米基因载体主要集中在以一些有机高聚物为材料制备的纳米颗粒，特别是天然高分子，如壳聚糖、明胶等纳米基因载体的研究和应用的较多，以无机材料如SiO₂纳米颗粒等制备的非病毒型基因载体也有报道。然而，非病毒纳米颗粒基因载体在实际应用前还需解决不稳定性、转染率低下等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于基因递送的载体。

本发明的另一目的在于提供一种方法简单、合成条件温和、生物相容性好的用于基因递送的载体的制备方法。

本发明的另一目的在于提供用于基因递送的载体的应用，即作为基因治疗载体并能实现对DNA的运输和表达。

本发明的技术方案是通过两步溶胶-凝胶反应制备一种用于将外源基因送入宿主细胞的载体-明胶-硅氧烷纳米杂化材料。

所述的用于基因递送的载体为明胶和硅氧烷组成的有机-无机纳米杂化材料，其质量比为明胶∶硅氧烷＝1∶(2.3～9)，其结构式如下：

：明胶分子

红外光谱表征显示该纳米杂化材料在1650cm^-1、1541cm^-1、1030cm^-1、1140cm^-1和458cm^-1具有吸收，其中1650cm^-1是羰基-C＝O的伸缩振动吸收峰，1541cm^-1是氨基-NH₂弯曲振动，1030cm^-1和1140cm^-1是Si-O-Si的伸缩振动，458cm^-1是Si-O-Si的弯曲振动。

所述的用于基因递送的载体的制备方法如下：

1)采用酸溶液作为溶剂制备明胶溶液，按质量百分比，明胶的含量为0.1％～2.5％；

2)按3-甘油丙基三甲氧基硅烷与明胶的质量比为1/2～10/1，在明胶溶液中加入3-甘油丙基三甲氧基硅烷，得到反应液A；

3)反应液A于30～70℃加热搅拌至少10min，然后调节pH值至7～10，得到反应液B；

4)将反应液B继续搅拌至整个体系呈现乳光并乳光颜色不再加深，得到乳白色悬浮液C；

5)将悬浮液C离心分离，收集白色沉淀并用蒸馏水洗涤，冷冻干燥后得到明胶-硅氧烷纳米杂化材料，即用于基因递送的载体。

在步骤1)中，所述的酸最好为乙酸、甲酸或盐酸等。

在步骤3)中，最好采用碱性溶液或碱性硅烷调节pH值至7～10，碱性溶液最好为氨水，碱性硅烷最好为3-(三甲氧基硅烷)丙胺。

所述的一种用于基因递送的载体与外源基因结合可实现对DNA的运输和表达的应用。

应用所述用于基因递送的载体实现对DNA的运输和表达的方法，其具体步骤如下：

1)将明胶-硅氧烷纳米杂化材料(即用于基因递送的载体)悬浮于医用酒精中，并离心分离，即可得到无菌的明胶-硅氧烷纳米杂化材料；

2)将无菌的明胶-硅氧烷纳米杂化材料悬浮于无菌的水中超声分散，然后加入无菌的外源基因，按质量比，无菌的明胶-硅氧烷纳米杂化材料的纳米颗粒∶外源基因为(10～100)∶1，得到复合溶液D；外源基因溶液可以是双链环状质粒DNA，单链反义寡核普酸，RNA等；

3)将复合溶液D在4～40℃下涡旋10～50s，然后静置至少5min，即可得到载有外源基因的明胶-硅氧烷纳米杂化材料的悬浮液E；