[发明专利]一种破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒及制备方法和应用，所述靶向递送基因转染材料的仿生纳米颗粒为破骨前体细胞膜包裹的B‑PDEAEA‑siRNA/shRNA纳米颗粒，并提供了其制备方法和应用。本发明的细胞膜仿生纳米颗粒含有破骨前体细胞膜表面的蛋白，具有靶向识别及融合能力，赋予靶向破骨前体细胞的功能。其解决了现有材料无法选择性抑制破骨细胞谱系中特定细胞阶段的技术难点。本发明采用破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒递送，可特异识别破骨前体细胞，通过膜融合方式基因转染材料进入细胞，对胞内ROS响应后，实现电荷反转从而释放核酸药物，达到基因转染效果。提供了一种安全、高效的基因递送材料，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物材料及其应用，具体涉及一种靶向递送基因转染材料的破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

细胞过度多核化激活是各种疾病病理过程中重要的因素，包括溶骨性疾病，慢性感染中的肉芽组织破坏，多核巨细胞的过度炎症反应等。骨质疏松症是临床常见慢性骨骼疾病，其低骨量和严重的骨微组织结构破坏特点，往往会增加骨骼的脆性和易断裂性。作为独特的骨吸收细胞，成熟的多核破骨细胞由于其高转录活性，分泌大量酶和酸发挥骨吸收的功能。然而，破骨细胞的过度多核化会导致骨稳态失衡，从而是引起骨质疏松症的主要因素。目前，对溶骨性疾病的一线治疗，如双膦酸盐，其不加选择地抑制破骨细胞谱系，导致所有骨吸收细胞凋亡，从而破坏必要的骨转换。因此，亟需开发一种材料来选择性靶向破骨细胞谱系中疾病相关特定阶段的破骨前体细胞。

细胞膜工程化技术已广泛应用于从药物输送、成像到光活化治疗等各种领域。用细胞膜伪装的仿生纳米粒子赋予了类似细胞的功能，从而延长了纳米颗粒在血液中的循环，使它们能够逃脱免疫系统的清除。此外，在癌症治疗中，由于它们从细胞中继承了必要的融合蛋白和粘附分子，癌细胞膜包被的纳米颗粒可以特异性地靶向同源细胞。因此，这些细胞膜材料的同型靶向递送是未来疾病治疗的可用策略。然而，尽管细胞膜工程化技术已用于各个领域，但尚未实现在细胞多核化过程中具有特定阶段细胞的选择性靶向递送。破骨前体细胞源自RANKL诱导3天的巨噬细胞，具有参与破骨细胞循环、募集、细胞间识别和融合的特定蛋白质，参与迁移和靶向的蛋白质，如CXCR4、CDC42和RAC2，融合相关蛋白质如CD44和OSCAR。因此，具有特定阶段标记蛋白的细胞膜有助于破骨前体细胞的选择性靶向递送的作用。

细胞膜工程化技术在同型靶向中展现了重要作用，但目前少有利用这一特性递送基因转染材料。因治疗性核酸通常携带负电荷，用带负电的细胞膜包裹难以达到理想的包载率，所以需要合适的材料结合治疗性核酸。硼酸(酯)苄基季胺化阳离子聚合物(B-PDEAEA)可中和DNA或RNA的负电，并将其压缩成纳米颗粒从而保护核酸不被降解。已有研究显示B-PDEAEA包载核酸的纳米颗粒能够响应细胞内活性氧自由基

(ROS)，从而快速释放核酸药物，促进基因表达和沉默(Liu X,et al.Adv Mater,2016.28(9):1743-52；Li Y,et al.Nanoscale,2017.10(1):203-214)。破骨细胞谱系含有大量ROS的生理特性，使其可触发纳米颗粒中核酸释放。这些化学特性，使B-PDEAEA成为基因递送理想候选者。

因此，发明一种靶向递送基因转染材料的破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒应用在骨质疏松治疗中具有重大意义和价值，但至今未见有公开报导。

发明内容

本发明的首要目的是为了解决现有材料不具有特异靶向破骨细胞谱系中特定阶段细胞及高效递送基因转染材料的技术问题。

本发明的另一目的是提供一种靶向递送基因转染材料的破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒的制备方法。通过静电自组装合成可电荷反转的基因转染材料；然后通过挤压法将基因转染材料包覆于破骨前体细胞膜中，制备得到破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒。

本发明的再一目的是提供所述的破骨前体细胞膜仿生纳米颗粒递送应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：