[发明专利]一种具备高效抗感染能力的基因转染纳米材料及其制备

说明书

本发明涉及一种具备高效抗感染能力的基因转染纳米材料及其制备，纳米材料为负载质粒DNA的纳米颗粒，纳米颗粒的外层修饰有聚多巴胺涂层，并通过聚多巴胺涂层接枝抗菌肽。与现有技术相比，本发明构建的基因转染纳米材料具备优异的抗感染作用，可快速杀伤常见细菌；入胞能力较好，可有效杀伤进入细胞内部的胞内菌，更深入地清除隐蔽的难清除细菌；能够使目的基因转染效率明显提高，目的基因表达显著增加；在皮下感染小鼠模型治疗中，表现出更好的抗感染能力；可解决新兴治疗策略基因转染在感染相关疾病治疗中应用过程所面临的巨大挑战，有望为非抗生素的抗感染策略开辟新的方向，具有重大的社会、经济价值。

技术领域

本发明属于基因转染技术领域，涉及一种具备高效抗感染能力的基因转染纳米材料及其制备。

背景技术

骨科植入物在临床上使用频率高，而植入物相关感染作为最常见且后果最严重的并发症之一，是临床上面临的一大难题。目前感染性疾病的治疗仍以抗生素为主，然而近年来，耐药菌的流行极大地削弱了抗生素的疗效；而另一方面，关于疗效更佳的新型抗生素研发遇到瓶颈。因此，非抗生素抗感染策略成为新的研究热点。

作为一种新兴技术，基因转染已得到广泛研究，在抗感染领域，具备抗感染能力的常见目的基因包括β-防御素2、β-防御素3、抗菌肽LL37等，成功转染后均表现出较好的抗感染作用。其中，常用的转染载体包括：1.病毒转染：腺病毒、慢病毒；2.非病毒转染：基因转染纳米平台。非病毒转染载体由于出色的转染效率、较高的生物安全性等优势，表现出优异前景。

基因转染治疗是否发挥疗效，取决于被转染的细胞能否顺利表达目标基因，而在感染环境中，细菌将从多方面影响细胞及周围组织的正常功能，使基因转染体系面临严峻挑战。首先，细菌可分泌多种毒性因子(如内毒素)，直接杀伤周围细胞。细菌还可进入细胞内部形成胞内菌，诱导凋亡程序导致细胞死亡；也可与细胞长期共存，并存在杀死细胞并再次释放到胞外的可能性。因此，考虑到感染相关疾病的特殊性，即细菌影响细胞的正常功能甚至杀死细胞，存在进一步阻碍基因转染发挥治疗作用的可能性，上述现有基因转染技术均不能很好地适用于感染相关疾病的治疗。

发明内容

本发明的目的是针对现有基因转染方法在感染相关疾病治疗中面临的困境，提供一种具备高效抗感染能力的基因转染纳米材料及其制备。本发明中的纳米材料可作为非病毒纳米转染平台，同时实现快速杀菌及高效转染目的基因，改善基因转染方法在感染相关疾病中的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具备高效抗感染能力的基因转染纳米材料，该纳米材料为负载质粒DNA的纳米颗粒，所述的纳米颗粒的外层修饰有聚多巴胺涂层，并通过聚多巴胺涂层接枝抗菌肽。

进一步地，所述的质粒DNA为抗菌肽基因。

进一步地，所述的抗菌肽包括防御素、LL37或KR12中的一种。

进一步地，所述的纳米颗粒包括介孔二氧化硅或金属有机框架MOFs中的一种。

进一步地，在该纳米材料合成体系中，质粒DNA的含量为8-12μg/ml，聚多巴胺的含量为140-160mg/ml，抗菌肽的含量为8-12mg/ml。优选地，质粒DNA的含量为10μg/ml，聚多巴胺的含量为150mg/ml，抗菌肽的含量为10mg/ml。

一种具备高效抗感染能力的基因转染纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将质粒DNA负载在纳米颗粒上，得到负载质粒DNA的纳米颗粒；

2)在步骤1)中得到的负载质粒DNA的纳米颗粒外包裹PDA并接枝抗菌肽；

3)经过后处理，得到所述的纳米材料。