[发明专利]用于富集外泌体的DNA四面体复合磁性纳米材料及制备

说明书

本发明涉及复合磁性纳米材料及外泌体富集技术领域，提供了一种用于富集外泌体的DNA四面体复合磁性纳米材料及制备，在制备四氧化三铁磁核的表面，通过沉淀聚合法修饰带有活性反应基团的聚合物；然后通过共价键将DNA四面体稳定地固载在磁球表面，最后利用DNA四面体的磷酸基团的螯合作用固载金属离子。该材料可通过金属离子与外泌体磷脂双分子层的特异性相互作用，实现对外泌体的分离富集。本发明首次以DNA四面体中的磷酸基团为作用位点固载金属离子，利用DNA四面体特殊的刚性骨架及空间特性，可以有效地提高对外泌体的富集效率。使用该材料富集外泌体的操作过程便捷、快速，并且避免了离心操作造成的样品损失。

技术领域

本发明涉及复合磁性纳米材料及外泌体富集技术领域，特别涉及一种用于富集外泌体的DNA四面体复合磁性纳米材料及制备。

背景技术

外泌体是多数细胞的多囊泡体在与细胞质膜融合后释放的细胞外囊泡。外泌体有两个主要功能：它们在细胞和细胞之间运输蛋白质、脂质和核酸，以及在正常生理病理过程中传递着重要的生物信号。近年来，研究发现，相比于血清和尿液中的标志物，外泌体稳定的脂双层膜结构可以保护其内含物，从而可以提供更高稳定性和特异性的生物标志物。外泌体的识别和分离是外泌体研究的前提，然而，由于外泌体尺寸较小，体液中的干扰物质太多，极大地增加了分离富集的难度。超速离心是分离外泌体常用的方法，但是耗时长、分离纯度低且效率低；一些商用试剂盒虽然分离外泌体的灵敏度较高，但过程复杂。

DNA四面体是一种通过精确的DNA序列设计，应用碱基互补配对的原则，由4条DNA单链自组装结合而成的具有四面体形状的DNA三维立体结构。DNA四面体具有出色的生物相容性、丰富的功能化修饰位点，同时制备较为简单且产率高、尺寸以及动态性均可调节。DNA四面体的骨架结构具有一定的刚性。在我们此前的一项专利申请中（202110071495.7），我们利用DNA四面体的空间间隔作用，有效的控制抗体分布，从而实现了复杂基质中特定蛋白质的高效富集与定量工作。

目前用于外泌体的富集材料多为金属氧化物（如二氧化钛、二氧化锆等）或基于磁珠的金属离子亲和材料，这类材料在富集磷酸化肽或磷酸化蛋白等分子时具有良好的效果。然而外泌体是一类具有较大体积（直径40-200nm）的生物囊泡，上述材料在与外泌体相互作用时，只能提供少数的作用位点，类似于两个相切的球体之间点对点的相互作用，因此富集外泌体效果并不好。

发明内容

本发明的目的是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种用于富集外泌体的DNA四面体复合磁性纳米材料、制备方法及应用，可以有效地提高对外泌体的富集效率。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于富集外泌体的DNA四面体复合磁性纳米材料，由内到外依次包括：磁核、以沉淀聚合法包覆在所述磁核表面的聚合物层、固载在所述聚合物层表面的DNA四面体、及固载在所述DNA四面体上的金属离子；所述金属离子通过与DNA四面体磷酸基团之间的螯合作用固载。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述磁核包括四氧化三铁磁核。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述磁核为四氧化三铁磁性纳米颗粒，粒径大小为50 ~ 800nm。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述四氧化三铁磁核外包裹聚合物，呈核壳结构，所述聚合物层的厚度为50~500nm。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述DNA四面体的4条DNA单链通过自组装的方式合成，每一条DNA单链包含10~130个脱氧核糖核苷酸单体；DNA单链的3’端或5’端具有第一活性功能基团，所述第一活性功能基团为巯基、羧基、醛基、环氧基或氨基；所述第一活性功能基团与聚合物的第二活性功能基团进行化学反应进而在聚合物表面固定DNA四面体。