一种一氧化氮赋能的无载体自驱动纳米机器人及其制备方法和应用

本发明属于生物医药，具体涉及纤维蛋白靶向肽修饰的血栓和缺血性脑卒中治疗型一氧化氮/光热杂化纳米机器人及其制备方法和应用。

背景技术：

1、以急性心肌梗死和脑卒中为首的心脑血管疾病已成为危害人类健康的“头号杀手”。然而，目前应用于临床的药物治疗方案仍然难以达到人们的预期。例如，由于溶栓药纤溶酶原激活剂的半衰期短，往往需要频繁的高剂量给药，这不仅增加了医疗成本还导致出血反应和身体过敏等副作用。同时，由于药物缺乏靶标，进入体内到达患者部位的比例不足5％，显示出较低的药物利用率。除了传统的治疗方案，光热疗法引起了血栓研究者的广泛关注，其通过激光照射血栓病灶部分使其温度升高，实现纤维蛋白间连接键的断裂并在高剪切力的作用下破坏栓块，因此能够兼顾安全性问题的同时实现血栓的精准治疗。然而，研究表明，单一的光热疗法的溶栓治疗仍然难以将血栓完全溶解，同时其产生的栓块碎片容易导致血管的二次栓塞，具有一定的应用局限性。

2、纳米马达作为一种新兴、无创的治疗方案，具有潜在的可能提供新型治疗优势。其可以通过将化学燃料、光、磁场、声场等多种能源转化为机械能进行驱动，克服生物障碍，提高治疗效果。在各种类型的纳米马达中，气体驱动型纳米机器人备受关注，因为气体(如o2、h2等)不仅是驱动力的来源，而且在内源性调节中起着至关重要的作用。其中一氧化氮作为明星分子在心脑血管疾病的治疗中举足轻重，其具有多种生物学功能，在扩张血管，抑制血小板黏附、聚集，抑制白细胞-内皮细胞黏附和平滑肌细胞增殖，促进了血管内皮细胞的生长以修复受损的血管，保护神经细胞等方面发挥重要作用。目前为止，设计利用光热成像剂光热溶栓的同时通过一氧化氮驱动纳米机器人实现血栓和缺血性脑卒中的高效溶栓的相关研究还未见报道。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的是提供一种一氧化氮赋能的无载体自驱动纳米机器人及其制备方法和应用，本发明利用小分子杂化组装纳米技术、血栓纤维蛋白靶向肽修饰技术，纳米机器人驱动技术，构建了光热成像剂、一氧化氮供体药物、聚乙二醇修饰剂和聚乙二醇血栓纤维蛋白靶向肽杂化组装的血栓靶向纳米递药系统。首先，基于光热成像剂和一氧化氮供体药物分子间的分子作用力制备杂化纳米组装体，本发明采用制备工艺简单、载药量超高的小分子自组装纳米给药系统实现光热成像剂和一氧化氮供体药物的高效共载，实现二者联合递送，高效治疗的目的；光热成像剂作为一种荧光探针，不仅能够通过荧光成像实现栓塞血管诊断，还能够通过光热作用实现纳米机器人的能量供应和血栓治疗；一氧化氮供体药物在光热的触发下，不仅能通过运动实现机械溶栓，还能够释放一氧化氮分子实现功能性调节。此外，我们将聚乙二醇修饰剂和聚乙二醇血栓纤维蛋白靶向肽修饰至纳米组装体表面，旨在增加其体内循环时间并赋予其血栓病灶靶向能力。杂化纳米组装体进入血液后，能够在血栓病灶高效蓄积，给予激光照射后，杂化纳米组装体产生的热量不仅可以使栓块溶解，还能促进纳米组装体转化为纳米机器人进一步实现栓块的二次渗透，并实现通路调节，实现血栓治疗和调节。本发明将为血栓和缺血性脑卒中等心脑血管疾病的治疗中提供一种新型高效的药物递送策略。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种一氧化氮赋能的无载体自驱动纳米机器人，所述的无载体自驱动纳米机器人为光热光敏剂和一氧化氮供体分子通过非共价作用力(疏水作用力、π-π堆积、静电作用力)共组装形成杂化纳米组装体，所述杂化共组装纳米组装体表面修饰有聚乙二醇修饰剂和聚乙二醇血栓纤维蛋白靶向肽中的一种或两种。

4、基于上述技术方案，进一步地，所述一氧化氮供体分子和光热光敏剂的摩尔比为1:10～10:1。

5、基于上述技术方案，进一步地，所述光敏剂选自dir、ir808、ir780、znpc、icg中的一种或两种以上的组合；所述的一氧化氮供体分子选自n,n’-二仲丁基-n,n’-二亚硝基-14-苯二胺(bnn6)和s-亚硝基硫醇(snap)中的一种或两种的组合。

6、基于上述技术方案，进一步地，所述血栓纤维蛋白靶向肽为creka或gprpp。

7、基于上述技术方案，进一步地，所述聚乙二醇修饰剂为pcl-peg、dspe-peg、plga-peg、pe-peg中的一种或两种以上的组合，其中peg段分子量为200-20000。

8、本发明另一方面提供上述的一氧化氮赋能的无载体自驱动纳米机器人的制备方法，包括如下步骤：

9、(1)将光热光敏剂和一氧化氮供体分子分别溶解于有机溶剂中，并按比例混合均匀，搅拌条件下，将所得的混合溶液逐滴滴加至水中，自发形成均匀的杂化纳米组装体；

10、(2)配制聚乙二醇修饰剂和/或聚乙二醇血栓纤维蛋白靶向肽溶液，在搅拌条件下，将聚乙二醇修饰剂和/或聚乙二醇血栓纤维蛋白靶向肽溶液滴加至步骤(1)得到的杂化纳米组装体中，旋转蒸发去除有机溶剂，即得。

11、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述有机溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜中的一种或两种以上的混合溶剂。

12、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的混合溶液中光热光敏剂的浓度为0.1～50mg/ml。

13、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述光热光敏剂为dir；所述一氧化氮供体分子为bnn6。

14、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述杂化纳米组装体中的光热光敏剂和一氧化氮供体分子的摩尔比为1:3。

15、基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述杂化纳米组装体的浓度为0.1～50mg/ml。

16、基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述聚乙二醇修饰剂和/或聚乙二醇血栓纤维蛋白靶向肽的加入量为杂化纳米组装体质量的0.1～10％。

17、本发明还提供上述的一氧化氮赋能的无载体自驱动纳米机器人在制备药物递送系统中的应用。

18、基于上述技术方案，进一步地，所述的药物递送系统包括口服药物递送系统和注射给药药物递送系统。

19、基于上述技术方案，进一步地，所述的药物递送系统用于制备抗血栓药物、缺血脑卒中药物、抗肿瘤药物和抗炎药物。

20、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

21、(1)利用光热光敏剂和一氧化氮供体药物的分子工程纳米组装特性，构建无载体型杂化纳米组装体，因分子组装工程纳米递药系统具有超高载药量的优点，可以实现两种药物的高效共载和同步递送。

22、(2)利用光热光敏剂的光热作用，其不仅能通过能量转化实现血栓病灶高热增强药物血栓渗透作用，还能够触发一氧化氮供体分子释放燃料一氧化氮供能纳米机器人。

23、(3)纳米机器人由于体系的超高载药量和两药的高效共载，具有比传统包载型纳米制剂更优异的燃料驱动力和运动能力。

24、(4)在多种血栓模型(大鼠颈动脉栓塞模型、小鼠尾静脉栓塞模型和大鼠脑卒中模型)中，一氧化氮赋能血栓靶向治疗纳米机器人的光热-一氧化氮协同诊疗效果良好，具有良好的生物安全性，能够降低出血副作用，具有临床转化潜力。