[发明专利]一种生物可降解的硅纳米针注射器及其应用

说明书

本发明公开了一种生物可降解的硅纳米针注射器及其应用。本发明提供的硅纳米针注射器是负载有生物分子的硅纳米针，所述负载有生物分子的硅纳米针的制备方法包括如下步骤：采用静电吸附或EDC偶联羧基氨基的方法，通过生物分子所带的羧基与硅纳米针表面的氨基进行偶联，或通过核酸分子表面所带的负电荷与硅纳米针表面的正电荷进行静电吸附，使所述生物分子负载在所述硅纳米针的介孔中和/或表面上。本发明的硅纳米针注射器是一种高效、灵敏、安全、可降解的复合纳米材料，可用于活细胞内多靶标检测和基因治疗，能很好地实现诊疗一体化，具有快速诊断和高效治疗肿瘤的潜力，在生物医学研究和临床诊断中具有很大应用价值。

技术领域

本发明涉及一种复合纳米材料。具体地，本发明涉及一种可实现恶性肿瘤的诊断和治疗，特别是实现细胞内核酸等温扩增，协同化学药物载带的肿瘤诊断、治疗的复合纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

早期癌症快速、高效的筛查、诊断和治疗，以及癌症的转移和并发症的发生，使得肿瘤细胞中多种肿瘤靶标标志物的同时的高灵敏检测比单个靶标标志物的检测更为重要。随着纳米材料在癌症诊断学或治疗学中的应用，有效地将生物诊断试剂和肿瘤治疗分子导入细胞逐渐成为癌症诊断和治疗的根本挑战。例如，将核酸或生物酶传递到细胞内且保持其生物活性是基于扩增的高灵敏性检测mRNA靶标或调节基因表达用于治疗的关键点。但是，由于转染效率低、毒性和降解问题、靶标位点可及性有限以及在递送过程中的复杂修饰，仍然限制了基于纳米颗粒的诊断和治疗的进一步发展。因此，复杂的纳米颗粒，能够有效地将核酸和酶传递到细胞中进行灵敏的多重诊断，筛选和治疗，目前仍然是诊疗很受欢迎的手段。

硅纳米针由于具有可以穿透细胞膜的刚性锥形结构，且硅纳米材料有良好的生物相容性、低毒性和高承载能力，正在发展成为最受欢迎的体内传递工具。由于硅基微阵列制备或硅纳米针的规模较大，传统的细胞内给药方式主要是在基质上垂直阵列注射。然而这很难完全进入活细胞，阻碍了其在生物系统中的进一步应用。最近，有游离的硅纳米线通过超声脱离硅片，长度从4μm缩短为500nm，进一步的通过负载药物进入细胞。但此方法的产率低，且纳米材料的长度不易受控制。因此，寻找尺寸合适的多功能化的硅纳米针材料，将生物诊断试剂和肿瘤治疗分子导入细胞，对于生物过程中的高效诊断和治疗具有重要意义。

细胞内扩增是检测细胞内microRNA肿瘤标志物的一种灵敏方法。传统的等温扩增方法由于步骤复杂、灵敏度较低、背景自荧光较差，不适合在活细胞中检测多种肿瘤标志物。最近，有研究报道了活细胞内“一步法”反转录-依赖解旋酶的等温扩增技术(HDA)。虽然成像是基于荧光(FL)染料结合在dsDNA的双螺旋小沟区域的信号，但可通过引入荧光探针进行选择性多重检测的进一步改进，这对于肿瘤细胞的灵敏检测是非常重要的。滚环扩增(Rolling circle amplification，RCA)技术是活细胞内靶标mRNA灵敏检测成像的另一种有效途径，由于其进入细胞前依赖繁琐复杂的体外成环等步骤，其在细胞内的应用过程尚需改进。近年来，有报道称，在不借助纳米颗粒的情况下，利用SplintR连接酶催化靶标RNA在细胞内形成环状结构，在固定细胞中检测mRNA。因此，利用独立的硅纳米针材料高效、稳定地递送生物试剂，改进细胞内RCA技术，从而有效地检测活细胞(而不仅仅是固定后的细胞)中多重肿瘤标志物具有重大的意义，在生物技术和医药技术领域具有重要的科研和临床应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种在生物环境下稳定性好，负载能力强，功能性强，且具有生物应用价值的肿瘤诊断与治疗材料，该材料可实现肿瘤细胞内多靶标的检测以及肿瘤治疗。

为了实现上述目的，本发明首先提供了一种硅纳米针。

本发明提供的硅纳米针为表面具有介孔，底部直径为50-100nm、长度为1-2μm，由硅制成的锥形结构。

在本发明的一个实施例中，所述硅纳米针为表面具有介孔，底部直径为100nm、长度为1μm，由硅制成的锥形结构。

所述长度为锥形结构的最顶端到底部中心的距离。