[发明专利]一种细胞膜反向包覆细胞膜磁性纳米材料及制备方法和应用

说明书

一种细胞膜反向包覆细胞膜磁性纳米材料及制备方法和应用，采用链霉亲和素表面功能化修饰EDC活化后的Fe₃O₄‑COOH纳米颗粒得到SA‑Fe₃O₄纳米颗粒；培养高表达A549细胞，并在对数期收集A549细胞并在细胞表面标记生物素，得到细胞膜悬浮液；将细胞膜悬浮液与SA‑Fe₃O₄纳米颗粒发生非共价键键合，制得细胞膜反向包覆细胞膜磁性纳米材料。本发明制备的细胞膜反向包覆磁性纳米材料具有药物实际作用靶点高度暴露的特点，保障了后续有效的药物筛选过程。本发明可以实现细胞膜反相的均匀包覆，通过细胞膜在载体材料上的定向吸附，实现药物筛选位点(受体)方向的一致性，实现特异性筛选和快速磁性分离的结合。

技术领域

本发明属于仿生材料技术领域，涉及一种细胞膜反向包覆细胞膜磁性纳米材料及制备方法和应用。

背景技术

中药是中华民族传统文化的瑰宝，我国的中药材资源丰富。2015年诺贝尔生理学或医学得主屠呦呦曾说“中国医药学是一个伟大的宝库，应当努力发掘，加以提高”。因此，中药可以作为药物筛选与发现的天然来源。然而，由于中药组成成分复杂且痕量成分较多，直接从中药中筛选活性成分难度很大且耗时耗力。有理论研究表明，在中药这个复杂体系中，并不是所有的成分都在产生药理作用，其中只有少量的活性成分具有目的活性，其余的部分成分并不能产生期待的药理作用，更甚者可能含有严重的毒副作用，加重病情。因此，为了阐明中药作用机制保证中药产品安全有效，发现并确证中药中活性成分势在必行。

先导化合物发现是药物研究的起始内容，也是制约药物研究的关键环节。中药活性化合物的筛选识别依赖于特异性强、选择性好、灵敏度高的药物筛选方法。在众多的药物筛选方法中，基于细胞、分子水平的药物体外筛选模型具有样品用量少、药物作用机制明确、可实现大规模筛选等特点，已成为目前药物筛选的主要方法。迄今为止，已明确的药物靶标超过500个，其中超过50％的药物以受体为靶标，20％的药物以酶为靶标，6％的药物以离子通道为靶标，3％的药物以核酸为靶标。近年来，以受体靶标为核心的药物直接筛选已成为发现先导化合物的有效方法。然而，这样的筛选技术需要基于大量的纯化合物来进行，同时不能对复杂体系中潜在的活性化合物进行直接筛选与发现。

细胞膜色谱法(CMC)将含靶标受体的活性细胞膜作为固定相，用液相色谱法研究药物与固定相上细胞膜受体的相互作用。该方法可以最大限度地保持细胞膜的整体性以及膜受体的立体结构和生物活性。中药复杂体系可不经分离步骤，直接在细胞膜色谱上实现活性筛选过程，这种基于多组分-多靶标相互作用的方法非常适用于中药复杂体系活性成分筛选研究。以细胞膜色谱法作为启发思路，使用细胞膜囊泡作为功能性涂层的仿生设计策略引起了更多关注，通过从自然界中获取设计思路，细胞膜的基本生物形式，如对它的形状和柔韧性可以被整合到合成纳米系统中。特别是它可以模拟源细胞的整体表面结构，并使纳米颗粒具有细胞膜分子的不同固有特性。目前，细胞膜伪装纳米粒子技术已被用于从复杂基质中筛选生物活性化合物，这种药物发现方法与传统方法相比大大提高了天然产物中活性化合物的发现效率。

现行的细胞膜伪装技术主要通过载体颗粒物理吸附细胞膜的磷脂双分子层，进而在其表面形成均匀的细胞膜层。该载体颗粒上的细胞膜层没有细胞膜内外表面的区分，造成膜受体的分布与原细胞上的显著不同，从而导致以下问题：一方面，由于无法区分细胞膜内/外表面，导致药物筛选位点不明确；另一方面，由于细胞膜内/外表面受体同时存在，单位面积药物筛选位点减少，降低了相关筛选方法的灵敏度。这些问题限制了CMC法和细胞膜磁性固相萃取法的进一步开发和应用。表皮生长因子受体(EGFR)是受体酪氨酸激酶受体家族的成员，在不同类型癌症的发病和进展中起着重要作用，这使其成为开发靶向治疗药物的主要候选药物。它是一种跨膜蛋白，由细胞外配体结合域，单个疏水性跨膜区域和具有酪氨酸激酶功能的细胞内区域组成。它主要通过与ATP分子竞争性的结合EGFR膜内激酶区，抑制底物的磷酸化，从而抑制酶的下游信号级联反应，进而抑制肿瘤细胞的增殖及肿瘤血管的新生等，发挥抗肿瘤作用。