一种细胞膜包覆的纳米复合材料及其制备方法与应用

本发明属于生物材料，特别是涉及一种细胞膜包覆的纳米复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、功能性纳米颗粒的生物应用长期存在生物相容性差、荷载不可控的问题。此前，增加纳米颗粒生物相容性最常见的方法主要在表面接枝聚乙二醇，但逐渐有研究表明引入聚乙二醇可能引起生物体内的免疫排异反应。聚乳酸-羟基乙酸作为一种新型接枝材料具有很好的细胞膜亲和力，同时也能够负载多种不同类型的小分子药物，因此在负载纳米颗粒并包被细胞膜形成仿生载体方面具有巨大潜力。

2、细胞膜由甘油磷脂双分子层和多种蛋白质组成，具有半透过性和半流动性，在细胞的生理功能中起关键作用。在无机纳米颗粒外层包覆的细胞膜可以准确地继承源细胞的特性，从而提高复合纳米材料的生物相容性，拓展其在生物医学领域的应用范围，如实现药物递送、疾病成像和治疗等。在精准药物递送方面，细胞膜中嵌入的蛋白质和糖分子可作为“导航”指导复合纳米材料的运载路径。若细胞膜组分涉及特定的细胞信号通路，则可进一步提高材料荷载和运输的准确性。在各类细胞膜中，红细胞膜，是最先被探索、也是目前研究最为深入的功能性细胞膜，其最常被用于无机纳米颗粒的表面修饰。

3、目前的细胞膜包覆方法主要是基于机械力，包括超声融合、物理挤压和微流体电穿孔，或是利用细胞胞吐。然而，在大多数情况下，现有技术中的方法只能应用于亲水性纳米颗粒的包覆。大多数纳米颗粒，尤其是尺寸和形态可控的无机纳米颗粒，是通过基于长烷基链配体的方案制备的，这导致了此类纳米颗粒常常具有疏水表面。因此，需要一种有效的方法将疏水纳米颗粒转入水相体系，从而为纳米颗粒提供一个亲和界面，进而实现高效的细胞膜包覆。

4、并且，目前纳米复合材料的细胞膜修饰对复合材料的尺寸、载荷量的可控性尚不理想。当前适用于细胞膜修饰的纳米复合材料尺寸通常较大(＞200nm)，这将影响复合材料的生物分布及其在生物组织中的渗透。同时，单个纳米复合材料颗粒所含有的功能单元数量和种类决定了材料的生物应用效果和用途。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种细胞膜包覆的纳米复合材料及其制备方法于应用，用于解决现有技术中存在的细胞膜修饰对复合材料的尺寸、载荷量可控性不理想的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种细胞膜包覆的纳米复合材料，所述细胞膜包覆的纳米复合材料具有内、中、外三层结构，包括由m种功能性纳米颗粒形成的内层，包裹在m种功能性纳米颗粒外面的聚乳酸-羟基乙酸形成的中层，以及包覆于聚乳酸-羟基乙酸外面的红细胞膜形成的外层，所述内层功能性纳米颗粒为n个，其中，m、n均为自然数，1≤m≤3；1≤n≤6。

3、优选地，所述功能性纳米颗粒的粒径为15～50nm。

4、优选地，所述聚乳酸-羟基乙酸包裹m种、n个功能性纳米颗粒形成纳米复合材料，所述纳米复合材料的粒径为70～150nm。

5、优选地，所述功能性纳米颗粒为表面接枝长碳链配体的稀土纳米颗粒和/或表面接枝长碳链配体的金属硫化物颗粒和/或表面接枝长碳链配体的金属氧化物颗粒。

6、本发明还提供一种上述细胞膜包覆的纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

7、s1、将浓度为8×1012～2.4×1013个/ml的功能性纳米颗粒液态分散系和浓度为10～30mg/ml的聚乳酸-羟基乙酸液态分散系以体积比5：6～5：16混合，加入聚乙烯醇溶液中，除去分散剂得到包裹m种、n个功能性纳米颗粒的纳米复合材料，其中，m、n均为自然数，1≤m≤3；1≤n≤6；

8、s2、将红细胞膜液态分散系与步骤s1制备的纳米复合材料的液态分散系混合，制备细胞膜包覆的纳米复合材料。

9、优选地，步骤s1中，所述功能性纳米颗粒液态分散系为将功能性纳米颗粒分散于四氢呋喃中得到。

10、优选地，步骤s1中，所述聚乳酸-羟基乙酸液态分散系为将聚乳酸-羟基乙酸分散于四氢呋喃中得到。

11、优选地，步骤s2中，所述红细胞膜液态分散系为将红细胞膜分散于乙二胺四乙酸钠中得到。

12、优选地，步骤s2中，所述纳米复合材料的液态分散系为将纳米复合材料分散于去离子水中得到。

13、本发明还提供一种上述细胞膜包覆的纳米复合材料的应用，所述细胞膜包覆的纳米复合材料用于发光探针、造影剂或光热热源领域。

14、如上所述，本发明的细胞膜包覆的纳米复合材料及其制备方法与应用，具有以下有益效果：

15、1、本发明细胞膜包覆的纳米复合材料的制备方法适用于大小、材质、形貌不同的功能性纳米颗粒的细胞膜修饰，具有荷载可控的特点，能够有效延长纳米颗粒在生物体内的循环时间，并实现免疫逃逸作用。

16、2、本发明细胞膜包覆的纳米复合材料对于核心纳米颗粒的尺寸、性能无限制，可通过调节聚乳酸-羟基乙酸的投料量调控目标复合材料所荷载的纳米颗粒数量与种类，形成不同体积的复合材料。

技术特征：

1.一种细胞膜包覆的纳米复合材料，其特征在于，所述细胞膜包覆的纳米复合材料具有内、中、外三层结构，包括由m种功能性纳米颗粒形成的内层，包裹在m种功能性纳米颗粒外面的聚乳酸-羟基乙酸形成的中层，以及包覆于聚乳酸-羟基乙酸外面的红细胞膜形成的外层，所述内层功能性纳米颗粒为n个，其中，m、n均为自然数，1≤m≤3；1≤n≤6。

2.根据权利要求1所述的细胞膜包覆的纳米复合材料，其特征在于，所述功能性纳米颗粒的粒径为15～50nm。

3.根据权利要求1所述的细胞膜包覆的纳米复合材料，其特征在于，所述聚乳酸-羟基乙酸包裹m种、n个功能性纳米颗粒形成纳米复合材料，所述纳米复合材料的粒径为70～150nm。

4.根据权利要求1所述的细胞膜包覆的纳米复合材料，其特征在于，所述功能性纳米颗粒为表面接枝长碳链配体的稀土纳米颗粒和/或表面接枝长碳链配体的金属硫化物颗粒和/或表面接枝长碳链配体的金属氧化物颗粒。

5.根据权利要求4所述的细胞膜包覆的纳米复合材料，其特征在于，所述稀土纳米颗粒包括球状稀土纳米颗粒和哑铃状稀土纳米颗粒；

6.根据权利要求5所述的细胞膜包覆的纳米复合材料，其特征在于，所述球状稀土纳米颗粒为nayf4:20％yb,2％er@naluf4；

7.根据权利要求1～6任一项所述的细胞膜包覆的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的细胞膜包覆的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述功能性纳米颗粒液态分散系为将功能性纳米颗粒分散于四氢呋喃中得到；

9.根据权利要求7所述的细胞膜包覆的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述红细胞膜液态分散系为将红细胞膜分散于乙二胺四乙酸钠中得到；

10.权利要求1～6任一项所述细胞膜包覆的纳米复合材料的应用，其特征在于，所述细胞膜包覆的纳米复合材料用于发光探针、造影剂或光热热源领域。

技术总结
本发明提供一种细胞膜包覆的纳米复合材料，具有内、中、外三层结构，包括由m种功能性纳米颗粒形成的内层，包裹在m种功能性纳米颗粒外面的聚乳酸‑羟基乙酸形成的中层，以及包覆于聚乳酸‑羟基乙酸外面的红细胞膜形成的外层，所述内层功能性纳米颗粒为n个，其中，m、n均为自然数，1≤m≤3；1≤n≤6；本发明还提供一种细胞膜包覆的纳米复合材料的制备方法和应用，提供了一种可控的、适于多种不同纳米颗粒的细胞膜修饰方法，同时本发明细胞膜包覆的纳米复合材料适用于发光探针、造影剂或光热热源等领域，拓展了复合纳米材料的生物应用效能。

技术研发人员：朱幸俊,李剑峰,张洁颖
受保护的技术使用者：上海科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15