[发明专利]一种可光控基因转染的二氧化钛/纳米金/胶原复合涂层及其制备方法和调控方法

说明书

本发明公开了一种可光控基因转染的二氧化钛/纳米金/胶原复合涂层及其制备方法和调控方法。该复合涂层是先在基底材料上生长二氧化钛纳米棒阵列,在固定基因/载体复合物后，将纳米金/胶原混合溶液旋涂在二氧化钛纳米棒阵列上，且使二氧化钛纳米棒阵列端部暴露在纳米金/胶原层之上。本发明所得到的复合涂层具有良好的生物相容性，且更有利于细胞的铺展。纳米金的光热效应可控制胶原的降解，进而控制基因的释放，此外，二氧化钛纳米棒端部露出纳米金/胶原层的结构设计，可以为细胞生长提供良好的三维微环境，并且还可有效避免胶原光热降解后细胞脱落；本方法可广泛用于基因治疗和基因功能研究领域。

技术领域

本发明属于生物医用领域，具体涉及一种可光控基因转染的二氧化钛/纳米金/胶原复合涂层及其制备方法和调控方法。

背景技术

作为一种新型的治疗手段，基因治疗由于在遗传病和肿瘤治疗方面有极大的应用前景，近些年在生物医学领域得到广泛应用。基因治疗即将外源正常基因导入目标细胞，从而表达特定的蛋白，达到治疗疾病的目的。基因治疗中关键问题是如何有效地将外源正常基因导入目标细胞。基因转染技术的发展为基因治疗提供了有力的保障，因此，如何实现安全、高效的基因转染技术成为基因治疗中的重要问题。

传统的基因转染技术是培养细胞，然后向细胞培养液中加入基因/载体复合物。这种转染方式基因/载体复合物利用率低，所需量大，细胞毒性大；转染过程可控性差。在传统基因转染技术中，通常通过设计基因载体来增加转染效率，但在安全性和可控性方面仍然存在很大的问题。表面介导基因转染技术是以材料表面作为基因/载体复合物的承载平台，先将复合物固定在材料表面上，然后接种细胞，细胞通过胞吞作用摄取材料表面的复合物，进而表达特定的蛋白，完成转染。与传统转染技术相比，表面介导基因转染技术具有很多优势：可以实现基因在细胞周围的局部浓缩，提高了基因的利用率，减少细胞毒性；增加了与细胞的接触几率，增大转染效率；基因在材料表面处于锚定状态，可实现原位转染；为可控的转染过程提供了可能性。

目前，表面介导基因转染技术中基因/载体复合物的释放方式多侧重于长时间持续地释放，但在某些疾病的基因治疗过程中，需要实现复合物在特定时间下的快速释放，建立一种特定时间下实现复合物快速释放的转染体系是一项技术难题。Burcu S等通过外加电场使聚阳离子层和DNA层发生分离，使DNA释放[B.S.Aytar et al.Rapid Release ofPlasmid DNA from Surfaces Coated with Polyelectrolyte Multilayers Promoted bythe Application of Electrochemical Potentials,Acs Applied Materials&Interfaces,4(2012)2726-2734.]。光场具有生物安全性高，易于操作，可非接触性控制等优点，构建一种可光场控制基因/载体复合物释放和促进细胞摄入的基因转染体系对于基因治疗的临床应用和基因功能研究具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物相容性良好、制备方法简便、可光场调控基因转染的二氧化钛/纳米金/胶原复合涂层及其制备方法和调控方法。

本发明的一种可光控基因转染的二氧化钛/纳米金/胶原复合涂层，采用如下方法制得：先在基底材料上制备二氧化钛纳米棒阵列，固定基因/载体复合物后利用旋涂的方法将纳米金/胶原混合溶液旋涂在二氧化钛纳米棒阵列上，纳米金/胶原层嵌于二氧化钛纳米棒阵列之间，并且二氧化钛纳米棒阵列端部暴露在纳米金/胶原层之上。

上述技术方案中，优选的，所述的二氧化钛纳米棒的密度为5×10⁸～8×10⁹/cm²，棒的直径范围为20～100nm，棒的长度为350～800nm。

优选的，所述的基因/载体复合物采用浸泡法或滴液法固定在二氧化钛纳米棒阵列上。

优选的，所述的基底材料为石英玻璃、导电玻璃、钽片、硅片。