[发明专利]蛋白质药物和金纳米颗粒修饰到磁性纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物修饰方法，具体涉及一种将蛋白质药物和金纳米颗粒修饰到磁性纳米颗粒上的方法。

背景技术

由于肿瘤细胞的过度繁殖和对正常组织的侵犯及转移，癌症已经成为威胁人类健康的主要疾病之一。目前治疗肿瘤的方法主要有3种：外科切除、放射治疗和化学药物治疗。这些方法虽然能起到一定程度的缓解，但肿瘤快速转移和全身给药带来的毒副作用限制来他们的应用。20世纪80年代磁性靶向给药系统开始应用于疾病靶向治疗，通过局部给药或者全身血液循环，利用体外磁场有选择性地将包含磁性颗粒的药物富集定位于靶细胞、组织、器官。

靶向给药系统研发时常常需要了解药物作用机理，以便对蛋白质药物进行优化，从而实现高药效、低副作用的蛋白质新药开发。当前，对磁性纳米颗粒在人、动物内的主要示踪和成像手段是核磁共振成像技术，X射线计算机断层成像技术，核医学成像技术及超声成像技术等临床手段。然而这些成像手段主要是临床手段，大学和科研院所的研究实验室内一般没有这些临床仪器。因而有必要研究实验室就可以对磁性靶向给药系统进行示踪和成像的手段。

金纳米颗粒的局部表面等离子共振能显示出独特的光吸收和散射特性。近年来，随着高灵敏光谱和成像技术的发展（如暗场显微镜-光谱仪联用装置等），在单个细胞水平上和纳米尺度上实时原位观察单个金纳米颗粒与细胞的相互作用成为了可能。

将磁性颗粒和金纳米颗粒连接起来，有望在实验室研究对对磁性靶向给药系统进行示踪和成像。有研究团队（Small 2010， 6：2520-2525）在磁性颗粒和金纳米颗粒分别连接抗原或抗体，通过抗原抗体的特异性识别来将磁性颗粒和金纳米颗粒连接在一起，从而实现多功能。然而抗原抗体对环境较为敏感，容易变性而导致磁性颗粒和金纳米颗粒分离，且抗原抗体价格昂贵。

因此，有必要寻找一种简单的化学修饰方法，具有高的反应活性，且反应后稳定，最后有必要在给予蛋白质药物和金纳米颗粒一定的自由度，从而保证蛋白质药物和金纳米颗粒在与磁性颗粒连接之后不影响彼此的功能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种将蛋白质药物和金纳米颗粒修饰到磁性纳米颗粒表面上的方法。

一种蛋白质药物和金纳米颗粒修饰到磁性纳米颗粒的方法，其特征在于，首先利用聚醚酰亚胺（PEI）将磁纳米颗粒表面的羧基官能团氨基化；其次将一端巯基（SH）基团而另外一端为N-羟基琥珀酰亚胺的聚乙二醇（PEG）高分子和一端氨基甲酸叔丁酯（Boc）基团保护而另外一端为N-羟基琥珀酰亚胺的聚乙二醇（PEG）高分子偶联到氨基化的磁纳米颗粒上；再次与金纳米颗粒反应，从而将金纳米颗粒修饰到磁纳米颗粒上；接下来将蛋白的伯胺利用蛋白药物修饰试剂N-琥珀酰亚胺-S-乙酰基硫代乙酸酯 （SATA）或者N-琥珀酰亚胺-3-乙酰硫代丙酸酯（SATP）修饰为巯基；最后将Boc保护基团脱除，并与巯基化的蛋白药物反应，从而将蛋白药物修饰到磁纳米颗粒上。

包括以下步骤：

（1）磁纳米颗粒表面氨基化：取表面羧基化磁纳米颗粒溶液，通过磁铁吸引在反应器壁上，移液枪取走液体，加入碳酸盐缓冲液，超声振动分散磁纳米颗粒，重复上述清洗过程两次，随后聚醚酰亚胺（PEI）的碳酸盐缓冲液，反应一段时间，利用碳酸盐缓冲液，清洗磁纳米颗粒；

（2）磁纳米颗粒表面聚乙二醇化：将步骤（1）得到的磁纳米颗粒，加入巯基-聚乙二醇，分子量为3000，- N-羟基琥珀酰亚胺（HS-PEG-3000-NHS）、氨基甲酸叔丁酯-聚乙二醇，分子量为3000，- N-羟基琥珀酰亚胺（Boc-PEG-3000-NHS），和甲氧基-聚乙二醇，分子量为2000，- N-羟基琥珀酰亚胺（mPEG-2000-NHS）混合碳酸盐缓冲液中，反应一段时间，利用超纯水溶液，清洗磁纳米颗粒；从而将磁纳米颗粒表面聚乙二醇化，长链双功能化PEG（HS-PEG-3000-NHS）、长链双功能化PEG（Boc-PEG-3000-NHS）和短链单功能化PEG（mPEG-2000-NHS）的混合使用可以在保证在利用长链双功能化PEG来连接金纳米颗粒和蛋白质药物的同时，也利用长短链PEG分子的差别来保证给与所连接金纳米颗粒和蛋白质药物一定的空间自由度；

（3）磁纳米颗粒表面功能化修饰金纳米颗粒：将步骤（2）得到的磁纳米颗粒，加入金纳米颗粒溶液，反应一段时间，利用超纯水，清洗磁纳米颗粒；