[发明专利]交联蛋白纳米晶体、交联蛋白纳米聚集体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及交联蛋白纳米颗粒，以及生产交联蛋白纳米颗粒的纳米化方法。

背景技术

基于蛋白的应用，主要但非必要地限制于酶、抗体、受体、激素和结构蛋白的使用，其很好地建立在生物技术、生物医学、制药业、生物材料和化妆品产业中。通过交联蛋白晶体和聚集体的使用，至少部分地解决了涉及单个蛋白质应用的一些普遍性问题，例如半衰期短、稳定性差、可恢复性差、使用范围窄、成本高、水解不稳定以及生物利用度差。包括微米或更大尺寸的颗粒的所述晶体和聚集体提供了结构和化学上耐用的、寿命长的材料，其避免了单个蛋白质共有的许多限制，并且因此改善了一些主要的问题。尽管如此，所述材料的微米和更大的尺寸引入了单个蛋白质非原有的多种问题，例如传质限制，减少的接近催化中心的机会，由交联产生的受限的催化剂转换和差的生物吸收率。在一些情况中，尽管所述制备是可重复的，但是成本也很高。

存在着持续的推动力以通过实施纳米技术来优化蛋白质产品的生物活性、稳定性、保存期限、使用范围以及生物利用度。作为在这里统称为蛋白质纳米颗粒(即在每个维度中的截面长度小于1微米的蛋白质材料)，至今被报导的少数例子包括蛋白质纳米聚集体(即包括二聚体和甚至更高联合体的非晶体蛋白质纳米簇)和蛋白质纳米晶体(即结晶的蛋白质纳米颗粒)。制备和使用尤其是交联类型的新颖的纳米尺寸的蛋白质聚集体和晶体仍处于学习阶段，成功的例子很少。

由于基于蛋白质的产品的有限的利用率、范围和生产的限制，存在着能获得诸如新颖交联蛋白纳米颗粒的材料的需求。类似的，也存在对建立方便的制备方法的需求，以便能更好地利用所述交联蛋白纳米颗粒，从而大体上解决工业和医学上的许多当前问题。令人遗憾的是，新型交联蛋白纳米颗粒的发展和制备被一些技术问题所减缓，对于这些技术问题缺乏通用的和易实现的解决方案。显著存在于纳米级材料中的物理化学特征、例如固有的高表面能和反应性是引起这些难点的一项因素。在已建立的基于蛋白质的产品之中，只有自下而上的策略已被用来制备交联蛋白纳米颗粒，其中将单个天然态蛋白质集合在一起，形成更大的联合体。相比而言，没有报导过通过在较大的交联蛋白材料上采用物理尺寸缩减方法(即自上而下的途径)来制备交联蛋白纳米颗粒的途径。实际上，纳米化(即较大材料的尺寸缩减至纳米级)或纳米碎裂(即较大材料碎裂至产生纳米尺寸的碎片或者“纳米碎片”)在交联蛋白上仍有待检验。普遍声称蛋白质容易被“非自然的”过程条件损害的看法是一项阻碍对尺寸缩减的优点的早期评估的因素。此外，已经知道使软材料(意指基于蛋白质的材料)碎裂的行为因颗粒的尺寸变小而变得愈加困难。这种普遍的观念很可能充当了另一个阻碍因素。

在本发明中，制备交联蛋白纳米颗粒的挑战是通过对交联的微米或更大尺寸的蛋白质材料(以下称为前体材料)施加物理尺寸缩减方法来解决。此方法能产生出尺寸可控的、耐用的基于蛋白质的纳米颗粒材料。同样地，所述方法避免了涉及从溶液中的单个蛋白质直接制备交联蛋白联合体的已确定的或似然性的技术问题。所生成的交联蛋白是所述前体材料的纳米碎片或者纳米碎裂产品，其形成纳米级交联蛋白产品的全新种类，在此称为交联蛋纳米颗粒(即在每个维度中的截面长度小于1微米的交联蛋白纳米晶体和交联蛋白纳米聚集体)

可能会被无心地误认为是所报导的相当产品(即依据相似的技术，例如为蛋白质纳米颗粒)的现有技术例子实际上描述了交联蛋白产品的另一种类。这些产品是从单个的、天然的蛋白质(即非交联的前体)中制备的，其明显指的是相比于本发明的不同来源的前体。再者，本发明的产品是交联的和相对更大的结构的纳米碎片。本发明的所述交联纳米颗粒显示出高的生物利用度，这是因为其能通过医疗从业者熟知的多种常规方式容易地进入细胞内，并且相比于单个蛋白质其在体内的寿命更长。此外，因其有显著的水解稳定性，这些纳米颗粒是可摄取的，并因此它们为吸收进入体内提供了新的渠道，例如通过GALT(肠相关淋巴组织)系统。所述纳米颗粒由于它们有利的表面和扩散/传质特性而显示出高的生物活性，以及本领域技术人员所知的因交联作用产生的改进的操作稳定性。