[发明专利]一种基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒，首先通过溶胶凝胶法化学合成介孔硅纳米颗粒，然后掺入金属离子以及通过聚乙烯亚胺对金属离子介孔硅纳米颗粒进行表面改性，得到了MMSNs‑P，最后将其与葡萄糖氧化酶、核酸药物混合，得到GR@MMSNs‑P，即基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒。该纳米颗粒克服了光化学转染技术中激光穿透深度浅的缺陷，将“饥饿”/基因疗法相结合，利用肿瘤微环境来提高基因转染效率，为肿瘤的治疗提供新的思路。

技术领域

本发明涉及生物医药领域，具体涉及一种基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

RNA干扰(RNA interference，RNAi)技术可抑制特定基因的表达来发挥基因治疗效果，具有特异性高、安全性高、沉默效率高、作用稳定等优势，在肿瘤治疗方面展现了诱人的应用前景。研究显示，纳米递送系统(DDS)可保护基因免受降解，提高体内循环时间，并增强癌细胞对基因的摄取，提高基因转染效率。然而，外源RNA进入细胞后易困于溶酶体内，难以进入细胞质发挥作用，影响转染效果，因此，RNA的溶酶体逃逸是研究需解决的一大难题。

光化学转染技术为实现RNA的溶酶体逃逸提供了新思路，其作用机制是：在激光激发下光敏剂产生活性氧(ROS)，破坏溶酶体膜，促进基因的溶酶体逃逸。例如专利CN108524946A公开了包含的光敏剂可以在外源红光控制下，产生活性氧(ROS)，实现光化学内在化(PCI)介导的溶酶体逃逸，以及光促进的聚合物降解，最终实现降低材料毒副作用，提高转染效率，增强肿瘤基因治疗效果的目的。但由于激光穿透深度浅，难以治疗深层肿瘤，该技术受到很大限制，且需要额外使用光敏剂。新兴的化学动力学疗法是利用芬顿(Fenton)或类芬顿反应催化肿瘤组织中过表达的H₂O₂原位产生·OH(ROS的一种类型)，进而引起肿瘤细胞线粒体破坏、DNA链断裂、蛋白质或脂质损伤，肿瘤细胞凋亡来治疗肿瘤。该疗法产生的·OH也有望发挥类似PCI作用，促进基因的溶酶体逃逸，且能够克服PCI激发光组织穿透深度浅的缺陷。但这种利用芬顿或类芬顿反应产生的·OH促进RNA转染的技术目前还未见报道。此外，肿瘤微环境中H₂O₂有限，难以通过芬顿反应产生足够的·OH，也限制了其在基因转染中的应用。

发明内容

本发明的第一个目的在于克服现有技术中存在的基因治疗转染效率低且PCI激发光组织穿透深度浅且肿瘤微环境中H₂O₂有限的缺陷，提供一种基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒。

本发明的第二个目的在于提供所述基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供所述基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒，由表面修饰有聚乙烯亚胺的掺杂金属离子的介孔硅纳米颗粒(MMSNs-P)与包载在介孔硅纳米颗粒中的核酸药物、葡萄糖氧化酶(GOx)组成。

本发明的基于肿瘤自身微环境提高基因转染效率的纳米颗粒中，所述表面修饰有聚乙烯亚胺的掺杂金属离子的介孔硅纳米颗粒作为核酸药物和GOx的载体，所述金属离子用于参与芬顿反应，所述PEI为转染试剂，所述GOx作为提升肿瘤内H₂O₂浓度的试剂。本发明的纳米颗粒可充分利用肿瘤微环境进行原位催化来提高基因转染效率，具体地，所述纳米颗粒通过静脉注射进入体内在肿瘤部位蓄积后，不需激光照射，可在酸性肿瘤微环境中降解，释放GOx消耗葡萄糖，增强酸性，提升胞内H₂O₂浓度，具有Fenton催化活性的金属离子利用H₂O₂原位激活芬顿反应产生·OH促进核酸药物转染，实现“饥饿”/基因协同治疗肿瘤。