[发明专利]一种基于疏水相互作用构筑蛋白质/磷脂/胆固醇多元杂合微尺度囊泡的方法

说明书

一种基于疏水相互作用构筑蛋白质/磷脂/胆固醇多元杂合微尺度囊泡的方法。本发明属于囊泡模型制备技术领域，具体涉及一种基于疏水相互作用构筑蛋白质/磷脂/胆固醇多元杂合微尺度囊泡的方法。本发明是为了解决现有单一组分囊泡存在的不足，如磷脂囊泡稳定性差，聚合物囊泡渗透性差，其膜几乎没有流动性，蛋白质囊泡渗透性较高而流动性较差的问题。方法：1、首先将Chol‑COOH接枝到BSA‑NH₂表面；2、将BSA‑NH₂与PNIPAM耦合得到BSA‑Chol/PNIPAM；3、构筑蛋白质囊泡；4.基于疏水相互作用将磷脂与蛋白质囊泡共组装成多元杂合囊泡。本发明以天然细胞膜的主要成分为基元构建的多元杂合微尺度囊泡。

技术领域

本发明属于囊泡模型制备技术领域，具体涉及一种基于疏水相互作用构筑蛋白质/磷脂/胆固醇多元杂合微尺度囊泡的方法。

背景技术

细胞膜主要由磷脂、蛋白质、糖脂和胆固醇等物质组成，磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架，蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中起到支撑作用，胆固醇的存在可以有效地调节磷脂的流动性，各种组成成分在细胞膜中具有各异的功能和特性，正是这种组分和功能的多样性对细胞的正常运作提供了可能。科学家们以自然界中的细胞结构为灵感，构建了与天然细胞结构相似的囊泡模型。囊泡是一个由封闭膜构成的有序结构，在其内可以封装绝大多数客体分子，如蛋白质、基因片段甚至小分子药物；此外，中空结构为一系列生命活动，如发出信号、通信、感觉、新陈代谢或生长的进行提供了场所。

近年来，各种囊泡模型相继被提出，如磷脂囊泡，聚合物囊泡和蛋白质囊泡等；Stuart A.Whitehead等人发明了一种以氧代二苯并环辛炔(ODIBO)-脂质和含叠氮脂质为基元，通过薄膜水化法构建了两种功能化的磷脂囊泡的方法，利用ODIBO和叠氮基团的环加成反应来驱动膜融合，这项工作为触发融合在药物传递领域的应用提供了一个平台，也为理解脂质结构和膜组成对融合的影响提供了一个平台(Stuart A.Whitehead,ChristopherD.McNitt,et al.Artificial Membrane Fusion Triggered by Strain-PromotedAlkyne-Azide Cycloaddition[J].Bioconjugate Chem.2017,28,923-932.)。SvenjaWinzen等人发明了一种以聚二甲基硅氧烷-2-甲基恶唑啉(PDMS-b-PMOXA)和1,2-二肉豆素-甘油酯-3-磷酸胆碱(DMPC)为基质，采用薄膜水化挤出法制备了直径为200nm，双层膜的厚度为17nm的复合聚合物-脂质和聚合物-胆固醇亚微米单胞囊泡的方法，并且囊泡放置在室温中可稳定存在4周以上；低温透射电镜和原子力显微镜研究表明，与纯聚合物和聚合物脂质囊泡相比，囊泡膜中胆固醇的存在会导致更高的填充密度，从而导致膜厚度的减少和弯曲刚度的显著增加(Winzen S,Bernhardt M,Schaeffel D,et al.Submicronhybrid vesicles consisting of polymer–lipid and polymer–cholesterol blends[J].Soft Matter,2013,9(25):5883-5890.)。类弹性蛋白多肽(ELP)是一种源自原弹性蛋白的五重复多肽，随着温度升高至转变温度以上，在水溶液中发生从可溶到不溶的反相转变。因此JuLie A.Champion等人基于该物质的特性，将合成的两亲性复合蛋白mCherry-ZE/ZR-ELP和EGFP-ZE/ZR-ELP，通过热引发的方式自组装形成蛋白质囊泡(Park W M,ChampionJ A.Thermally Triggered Self-Assembly of Folded Proteins into Vesicles[J].Journal of the American Chemical Society,2014,136(52):17906-17909.)，该报道提供的这种在生物相容性环境中制备蛋白质囊泡的通用方法，为可以折叠的且有生物学功能的蛋白质，例如酶或受体配体，掺入囊泡膜中用于实际应用提供了可能。目前这些仿生原细胞模型分别具有原细胞和药物载体所需的一部分特性，如磷脂囊泡具有优良的流动性和生物相容性好；聚合物囊泡在膜的韧性、稳定性和化学多样性等方面表现出巨大优势；蛋白质囊泡作为坚固的载体，在极端酸性和基本条件下能够稳定，并可与其他分子偶联从而赋予其更多的功能。但是由单一组分构成的囊泡也存在诸多的缺点，其中磷脂囊泡稳定性差，聚合物囊泡渗透性差，其膜几乎没有流动性，蛋白质囊泡渗透性较高而流动性较差等；因此这些单一组分的囊泡均不能真实有效的具备类似天然细胞膜的性质及功能。