[发明专利]生产蜘蛛丝蛋白的纳米胶囊和微胶囊的方法

说明书

本发明涉及从蜘蛛丝蛋白质生产纳米胶囊和微胶囊的方法。本发明 还涉及通过该方法可以获得的纳米胶囊或微胶囊以及含有所述纳米胶囊 或微胶囊的药物、化妆品和食品组合物。

小规模的结构作为用于未来设备的运输囊和作为潜在的结构单元具 有巨大利益。一项任务是能够以小规模包封反应物或颗粒，并且在将它 们放在特定的位置以后容许包封物质的触发释放。这样的问题的一个解 决方案是使用化学囊，所谓纳米胶囊。将纳米胶囊设计成在外部触发或 刺激时释放所述反应物。由这样的要求引起数个问题：最重要的一个是 如何在例如化学或生物学活性的反应物周围以限定的方式制造这样的纳 米胶囊。

最近，已经开发了“杂化物”刺激响应性纳米胶囊以达到这样的需 要。从例如具有pH-敏感构象的两亲性聚丁二烯(PB)-b-聚(谷氨酸)(PGA) 二嵌段共聚物的自装配获得所述结构(囊以及微团)。PH-敏感性可用于卸 载所述囊。已经通过组合阴离子的和开环聚合合成了那些含有可交联的 疏水性嵌段和亲水性肽嵌段的PB-b-PGA共聚物(Chécot等，2002)。所述 共聚物的多分散性是足够小的以获得充分限定的自装配聚集体。例如 PB40-b-PGA100共聚物在水中时形成封闭的双层囊，称为聚合物体 (polymersomes)(Won等，1999)。所述囊的一个性质是它们通过在尺寸上 改变而响应外部pH改变(图1)。这个在pH改变时的转换是可逆的并且对 于盐度仅是中度敏感的，因为它不是基于简单的聚电解质溶胀效应，而 是基于PGA嵌段的肽属性(图1)。这些囊不仅能包封低分子量化合物(像 溶剂分子诸如荧光团(Chécot等，2003))，而且可以稳定较大的纳米颗 粒。这样的体系的缺点是与生物体系的部分不相容性，所述生物体系通 常对于显著的pH改变是高度敏感的，因为pH改变可以导致包封样品的 生物活性损失。

用于说明的图1显示(a)peptosome的流体动力学半径RH的动态光散射 作为NaCl浓度和pH的函数。(b)peptosome和作为pH函数的它的尺寸改 变的示意图，其原因在于所述肽部分中的卷曲向α-螺旋二级结构的转换。

另一个建立的包封方法是胶态颗粒在油/水界面的自装配。所述自装 配方法的驱动力是总表面能量的最小化-由此可以使用各式各样的颗粒和 溶剂。众所周知的这样的稳定乳剂是Pickering乳剂。所述颗粒的稳定或 交联导致机械稳定的外层，然后可以将其传递到连续相。所谓的微球粒 (colloidosomes)的优点是包封的控制和调整外壳的机械和化学稳定性的容 易性。所述颗粒的自装配产生几乎结晶的结构并且由此存在所述颗粒之 间的孔。这些孔是尺寸选择性的过滤器，其容许穿过所述膜的扩散的控 制(Dinsmore等，2000)。所述全部方法可以以生物相容的方式进行。然 而，胶态颗粒自身不必是生物相容的。

WO 02/47665描述用于制备自装配的选择性可渗透的弹性显微结构的 方法，所述结构称为微球粒，其具有受控的孔尺寸、孔隙率和有利的机 械性质。所述方法包括：(a)提供由生物相容材料在第一溶剂中形成的颗 粒；(b)通过将第一流体添加到所述第一溶剂而形成乳状液，所述乳状液 是由所述第一溶剂围绕的所述第一流体的小滴限定的；(c)用所述颗粒涂 布所述小滴的表面；和(d)将所述颗粒稳定在所述小滴的所述表面上以形 成具有至少约20帕斯卡的屈服强度的微球粒。WO 02/47665使用生物相 容的合成聚合物用于生产这些微球粒。实例是聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸 甲酯、聚亚烷基、二氧化硅及其组合。例如通过烧结、化学交联等稳定 而从其获得微球粒的颗粒。然而，制备那些微球粒的方法是比较困难的 并且使用的胶质颗粒对于体内应用可以显示有害的性质，原因在于它们 的人工的和非天然的属性。通过使用胶质颗粒也限制所述壳的尺寸范 围，因为利用胶体限制具有限定孔的最小尺寸袋。

因此，本发明面临的问题是提供高度生物相容的并且因而适于体内 应用的纳米胶囊和微胶囊。本发明的另一个问题是获得能够适应不同类 型和多种量的有效试剂或营养物等的纳米胶囊和微胶囊。本发明面临的 另外问题是提供可生物降解的纳米胶囊和微胶囊，即所述纳米胶囊和微 胶囊能够在体内控制释放所述有效试剂等，例如在局部的或全身性应用 中。

这些问题是通过独立权利要求的主题解决的。优选实施方案陈述在 从属权利要求中。