[发明专利]一种金属-有机框架纳米颗粒的制备方法和应用

说明书

本发明公开一种金属‑有机框架纳米颗粒的制备方法和应用，所述方法为将铁盐用无水乙醇溶解，黏康酸用DMF溶解后再用无水乙醇稀释，然后将上述两种溶液搅拌混匀，50～150°C微波加热1～60min，自然冷却后离心，洗涤，冷冻干燥得到MOF纳米颗粒。本发明与阳离子化合物及阳离子脂质体相比，化合物制备简单，大大简化了制备流程，提高了产率，而且避免了使用价格昂贵的磷脂，降低了成本。制备得到的MOF纳米颗粒生物相容性好，体内易降解，不会在体内引起毒副作用，低浓度MOF甚至可以促进细胞增殖。通过腹腔注射微环DNA‑MOF溶液，可以在腹腔内表达目标基因，有希望治疗腹部器官病变或肿瘤，具有较大的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域。更具体地，涉及一种金属-有机框架纳米颗粒的制备方法和应用。

背景技术

基因治疗是指将外源基因导入靶细胞，治疗基因缺陷或者基因异常而引起的疾病。但基因本身无法顺利进入到靶细胞内，必须依靠基因载体。病毒是一类常见的基因载体，包括腺病毒载体（AV），腺相关病毒载体（AAV），逆转录病毒等，它利用病毒对宿主细胞的感染将外源基因导入细胞内且高效表达。虽然病毒载体具有较高的转染效率，但病毒载体装载基因容量有限，而且具有免疫原性，存在潜在的生物安全性隐患。近年来，微环DNA（Minicircle DNA，mcDNA）的出现，成为基因载体中的一大亮点，微环DNA是一个环状的表达盒子，是通过DNA重组技术，把标准质粒的骨架DNA去除后的产物，只含有一个基因表达框而没有外在的细菌骨架序列，其优点是能有效延长靶基因在细胞内的表达时间、携带的基因量大且几乎无毒性。但是由于裸露的DNA在生理环境中会被迅速清除，不能有效进入靶细胞，仍需合适的投递系统将微环DNA递送至靶向组织或器官。

常用的基因投递系统包括磷酸钙，阳离子脂质体，阳离子多聚物（聚乙烯亚胺PEI，树状大分子PAMAM）等。这类投递系统免疫原性较低、基因装载容量大，但是转染效率低，大大限制了其临床应用。现有技术中的体内无病毒转染技术一般是通过阳离子脂质体或阳离子聚合物介导，将目的基因递送至体内器官或组织。但是阳离子脂质体原料昂贵且毒性较大。阳离子聚合物，一般包括聚乙烯亚胺（PEI）、树状大分子、聚氨基酯等，通过正负电荷吸引包裹DNA，商品化试剂如如Polyplus公司的in vivo-jetPEI系列。阳离子脂质体与阳离子聚合物在体外细胞系上转染效率很高，但体内转染效率不高而且生物毒性大，

因此，研究开发高效，具有良好生物相容性且具有靶向性的基因投递系统能够解决基因药物临床应用的关键问题。

金属有机框架材料（Metal Organic Frameworks, MOF）又叫金属有机配位聚合物，是一种新型的功能化晶体材料。它是由有机桥配体通过配位键的方式将无机金属中心连接起来形成无限延伸的网络网状结构的晶体材料。由于有机和无机不同成分组成的结构不同使得其结构多样并可调节，在许多方面有着潜在的应用。例如储存和分离气体，以及化学传感、光学、催化方面的应用都有许多研究。一定结构的MOF材料又具有生物相容性和可降解性，因此在生物学方向也有潜在的应用前景，MOF在药物递送及生物成像方面的应用已有报道。

但是目前，还尚未有将金属有机纳米颗粒用于微环DNA体内转染的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服微环DNA体外及体内有效递送中存在的缺陷和不足，通过微波溶剂热制备得到一种金属-有机框架纳米颗粒，所述金属-有机纳米颗粒生物相容性好，体内易降解，不会在体内引起毒副作用，低浓度时甚至可以促进细胞增殖。所述金属-有机框架纳米颗粒可介导微环DNA在腹腔内高效转染，在腹腔内表达目标基因蛋白，从而治疗腹部器官病变或肿瘤。

本发明的目的是提供一种金属-有机框架纳米颗粒的制备方法。

本发明的第二目的是提供所述金属-有机框架纳米颗粒在介导基因体内转染中的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：