[发明专利]一种铁磁性纳米载体材料/基因复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种铁磁性纳米载体材料/基因复合物，包括铁磁性纳米载体材料以及通过静电吸引作用依次吸附在铁磁性纳米载体材料上的目的基因和第二阳离子聚合物；所述铁磁性纳米载体材料包括：内核为四氧化三铁纳米立方体，中间层采用聚已内酯和油酸修饰，外层通过静电吸引作用修饰第一阳离子聚合物；所述中间层包括两层油酸以及连接两层油酸疏水端的聚已内酯。本发明还涉及该铁磁性纳米载体材料/基因复合物的制备方法和应用。该铁磁性纳米载体材料/基因复合物可依托自身良好的铁磁性实现不依赖于外加磁场的高效基因转染。

技术领域

本发明涉及载体/基因复合物制备领域，具体涉及一种铁磁性纳米载体材料/基因复合物及其制备方法和应用。

背景技术

干细胞治疗是近年来出现的一种新型疾病治疗手段。由于干细胞具有分化为多种特定细胞的潜能，同时能够分泌多种细胞因子参与受损组织的修复。因此，已经被广泛应用于组织再生、糖尿病、心肌梗死以及肝脏损伤等疾病的治疗研究。临床上，干细胞治疗也已被用于骨和软骨损伤等的再生治疗。

然而，现阶段的干细胞治疗依然面临着诸多挑战，其中一个重要的瓶颈问题便是如何对干细胞进行高效、安全的基因重组来进一步促进其治疗疗效的发挥。

近年来，随着纳米技术的不断发展，基于磁性纳米粒的磁转染技术被认为有望成为解决干细胞高效基因重组难题的答案之一。一般而言，磁转染是指利用磁性纳米粒对外加磁场的响应性来加速磁性纳米载体及携带的基因向贴附在培养皿底部的细胞沉降，提高磁性纳米载体/基因复合物在细胞膜表面的聚集，进而提高基因转染的速度和效率，从而使细胞高效表达目的基因所编码的蛋白。从磁转染的原理分析可以发现，磁性纳米粒的磁响应性对于最终的转染效率具有重要的影响。因此，设计和合成磁响应性好的磁性纳米载体便成为相应磁转染试剂的研究和开发的重要内容之一。

氧化铁纳米粒是目前被研究和应用最多的磁性纳米粒，这主要是因为氧化铁纳米粒的制备工艺相对简单，对外加磁场的响应性好，同时对细胞几乎无毒性。对于基于氧化铁纳米粒的磁转染试剂而言，其磁性主要取决于纳米粒的形貌、尺寸的均一性以及单个纳米粒的结晶性等。当前，多数用于磁转染的氧化铁纳米粒为超顺磁性的球形纳米粒，多采用共沉淀法或者水热法等方法制备。上述方法可在水相体系中直接获得氧化铁纳米粒，极大方便了后续在细胞上的基因转染。但是，采用上述方法制备的纳米粒往往在结晶性以及单分散性上存在着一些缺陷，且在聚合物修饰后容易形成团聚体，进而影响了相应的转染效率。采用新一代热分解法在非极性溶剂中可以获得结晶性和单分散性都更佳，且尺寸均一可控的氧化铁纳米粒。同时，还可以通过对反应条件的控制使纳米晶体的成核和生长过程可控化，进而精确控制纳米粒的形貌(如球形或者立方体)和尺寸，从而获得磁响应性更好的氧化铁纳米粒。但是，采用这一方法制备的氧化铁纳米粒往往只能较好地分散于非极性溶剂中，这就给他们进一步在生物体系中的应用带来了困难。

此外，当前多数已报道的磁转染试剂多以超顺磁性的球形氧化铁纳米粒为磁性内核，转染时需要借助外加磁场来实现相应的高效磁转染。因此，在转染条件上相比传统的基于阳离子脂质体或者阳离子聚合物的基因载体更为复杂，也给将来在临床上的应用带来了一定的不便。立方体形貌的氧化铁纳米粒被认为在同一纳米尺寸下相比球形纳米粒具有更高的饱和磁化强度和较低的矫顽磁力，因而具有更好的磁响应性(铁磁性)，甚至有可能依赖自身良好的铁磁性来实现不依赖外加磁场的磁转染。但是，目前国内外尚未有关基于氧化铁纳米立方体作为基因转染载体的报道。

综上所述，研发一种具有良好的磁响应性，能在水相体系中稳定分散，且能较为快速和便捷地进行基因转染的磁性纳米载体材料有望为解决当前干细胞治疗面临的基因重组难题提供一种切实可行的解决方案，具有十分重要的科学研究价值和临床治疗意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铁磁性纳米载体材料/基因复合物及其制备方法和应用，该铁磁性纳米载体材料/基因复合物可依托自身良好的铁磁性实现不依赖于外加磁场的高效基因转染。