[发明专利]一种酵母仿生免疫微纳生物机器人及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种酵母仿生免疫微纳生物机器人及其制备方法和应用，所述酵母仿生免疫微纳生物机器人，包括酵母细胞壁微囊、载药纳米粒和生物素化酶层及链霉亲和素层，其中，所述生物素化酶层和所述链霉亲和素层多层组装扩展并修饰在酵母细胞壁微囊的部分外表面，所述载药纳米粒包裹于所述酵母细胞壁微囊内部。多层组装扩展的生物素化酶层和所述链霉亲和素层大大增加了生物酶的含量，从而提高酵母仿生免疫微纳生物机器人的驱动力，同时，底盘酵母细胞壁微囊可刺激免疫细胞产生抗炎因子，发挥抗炎作用。

技术领域

本发明属于药物载体技术领域，具体涉及一种酵母仿生免疫微纳生物机器人及其制备方法和应用。

背景技术

炎症相关疾病包括肿瘤、肥胖、动脉粥样硬化、骨质疏松、骨硬化病、肝炎、肺炎、神经退行性疾病、关节炎、膀胱炎、结肠炎、糖尿病、子痫前期等严重影响人类健康，由于机体中的生理屏障作用，如粘液屏障、血脑屏障、胎盘屏障、气血屏障等，无论是游离药物还是传统的纳米递送系统很难突破生理屏障到达病灶部位，最新研究发现，只有0.7％的纳米颗粒被成功递送到实体瘤中，这一低值严重影响了纳米药物的临床转化。

新兴的微纳机器人因其主动运输、屏障穿透等优势，有望给生物医药领域带来颠覆性变革。其中，酶驱动的微纳生物机器人是一类利用生物酶与对应底物之间的催化反应，将化学能转化成机械能的微纳米器件。因其无需复杂的外部装置，更适合应用于体内环境中。但是目前酶驱动的微纳机器人应用于体内面临几个挑战：(1)绝大多数是以无机材料为微纳生物机器人的基底，无生物学效应，且生物相容性差；(2)目前常用喷涂和电化学沉积等方法制备微纳机器人，只侧重于运动功能，并没有载药部件，载药量低；(3)目前酶驱动微纳米机器人的驱动力弱。不能够在高盐和高粘度条件下运动。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种酵母仿生免疫微纳生物机器人及其制备方法和应用。该酵母仿生免疫微纳生物机器人通过多层组装扩展，大大增加了生物酶的含量，从而提高酵母仿生免疫微纳生物机器人的驱动力，同时，底盘酵母细胞壁微囊可刺激免疫细胞产生抗炎因子，因此，本发明提供的酵母仿生免疫微纳生物机器人特别适用于炎症相关疾病的治疗与检测。

具体通过以下技术方案实现：

一种酵母仿生免疫微纳生物机器人，包括酵母细胞壁微囊、载药纳米粒和生物素化酶层及链霉亲和素层，其中，所述生物素化酶层和所述链霉亲和素层多层组装扩展并修饰在酵母细胞壁微囊的部分外表面，所述载药纳米粒包裹于所述酵母细胞壁微囊内部。

进一步地，所述酵母细胞壁微囊取自酿酒酵母、葡萄汁有孢汉逊酵母、季也蒙有孢汉逊酵母、东方伊萨酵母、毕赤克鲁维酵母、膜璞毕赤酵母、美极梅奇酵母、红冬孢酵母和假丝酵母中的一种或多种。

进一步地，所述载药纳米粒中的纳米粒为带电脂质聚合物纳米粒、脂质体、聚合物纳米粒和白蛋白纳米粒中的一种或多种。

进一步地，所述载药纳米粒所载药物为小分子药物、多肽、大分子蛋白药物、基因药物、重金属捕获剂、病毒捕获剂或细菌捕获剂中的一种或多种。

进一步地，所述生物素化酶层中的酶为葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、脲酶、脂肪酶、胰蛋白酶、乙酰胆碱酯酶、脱氧核糖核酸酶(DNA酶)或三磷酸腺苷酶(ATP酶)中的一种或多种。

本发明还提供上述酵母仿生免疫微纳生物机器人的制备方法，包括以下步骤：

(1)将载药纳米粒通过静电沉积方式包埋入酵母细胞壁微囊内得到载药酵母微囊；

(2)在步骤(1)制备的载药酵母微囊中加入掩蔽溶液，所述掩蔽溶液将载药酵母微囊束缚于平皿上，进行部分掩蔽，之后加入活化剂，活化剂将浮于掩蔽溶液上方，对载药酵母微囊未掩蔽的部分进行表面活化；

(3)将生物素化的酶与步骤(2)制备的表面部分活化酵母微囊共孵育，得到表面部分包覆有单层生物素化酶层的酵母仿生免疫微纳机器人；