一种神经靶向性磁性纳米颗粒的制备和应用

本发明属于纳米功能材料，涉及具有特定组织靶向性的磁性纳米颗粒，特别涉及一种神经靶向性磁性纳米颗粒的制备和应用。

背景技术：

1、神经靶向性磁性纳米颗粒主要用于对神经系统进行精准刺激与调控。磁性纳米颗粒可以响应不同形式的磁场产生力、热、电等次生物理场。这些物理场可以刺激附近的神经细胞膜上具有对应感受特性的离子通道，进而引发神经的激活或抑制。这些离子通道可以被磁性纳米颗粒通过磁热或磁力效应激活，进而引发神经动作电位并带来下游组织器官的效应。神经靶向性磁性纳米颗粒在神经系统造影、神经环路投射研究、神经疾病治疗以及神经-内分泌以及神经-免疫互相作用研究与应用等方面具有广阔的前景。

2、由于神经系统的复杂性与多样性，神经靶向性磁性纳米颗粒的设计与制造具有相当大的困难，目前仍未有一种简单易行的通用方法来批量制备各种不同的两面性纳米颗粒。迄今为止，围绕神经靶向性纳米颗粒的设计思路主要包括神经细胞膜静电吸附、神经细胞膜蛋白抗体靶向、神经细胞膜多糖靶向等。这些方法均存在一定的缺陷，如神经细胞膜静电吸附的靶向亲和力差易脱落，神经细胞膜蛋白抗体靶向容易干扰膜蛋白功能且成本较高，神经细胞膜多糖靶向特异性不佳等。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有普适性、工艺简便、低成本、高效的、靶向效率佳的神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，并提供了相应的应用，以解决纳米颗粒神经靶向性的难题，推动神经纳米磁调控技术在生物医学领域的应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1，将修饰有含羧基配体的磁性纳米颗粒分散于磷酸盐缓冲液中；

5、步骤2，向步骤1得到的分散体系中加入碳二亚胺衍生物；

6、步骤3，向步骤2得到的体系中加入丁二酰亚胺衍生物和链霉亲和素，振荡反应，随后离心分离，收集沉淀产物；

7、步骤4，将步骤3得到的沉淀产物重新悬浮在磷酸盐缓冲液中，加入神经靶向性多肽，振荡反应，随后离心分离，收集沉淀产物，得到所述神经靶向性磁性纳米颗粒。

8、在一个实施例中，步骤1所述含羧基配体为柠檬酸、3-(3，4-二羟基苯基)丙酸、2，3-二巯基丁二酸或聚丙烯酸；所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁纳米颗粒、γ-三氧化二铁纳米颗粒、锰铁氧体纳米颗粒、锌铁氧体纳米颗粒或单质铁纳米颗粒，尺寸为2～200nm，所述磷酸盐缓冲液的ph为7.2～7.4，浓度为0.005～0.02mol/l。

9、在一个实施例中，步骤2所述碳二亚胺衍生物与磁性纳米颗粒的质量比例为1：0.2～1：5。

10、在一个实施例中，步骤2所述碳二亚胺衍生物为二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺。

11、在一个实施例中，步骤3所述丁二酰亚胺衍生物与碳二亚胺衍生物的质量比例为1：0.5～1：4；所述链霉亲和素与磁性纳米颗粒的质量比例为1：0.1～1：10。

12、在一个实施例中，所述丁二酰亚胺衍生物为n-羟基琥珀酰亚胺或n-羟基磺基琥珀酰亚胺。

13、在一个实施例中，步骤2加入碳二亚胺衍生物后，在10-35℃环境中振荡10～20分钟；步骤3中振荡反应，是在10-35℃环境中振荡2～12小时；步骤4中振荡反应，是在10-35℃环境中振荡1～5小时。

14、在一个实施例中，步骤4所述神经靶向肽与链霉亲和素的质量比例为1：0.1～1：2。

15、在一个实施例中，步骤4所述神经靶向肽序列为：

16、ytiwmpenprpgtpcdiftnsrgkrasngk(fitc)k(biotin)或

17、ytiwmpenprpgtpcdiftnsrgkrasngr(fitc)r(biotin)

18、其中羧基端的末尾两个氨基酸侧链上分别修饰有绿色荧光基团fitc以及生物素biotin。

19、本发明神经靶向性磁性纳米颗粒可以用作磁性靶向材料，该磁性靶向材料能够在体外或活体环境中精准可控地结合至神经细胞表面，通过施加外加磁场产生磁热或磁力效应打开神经细胞膜上对应的离子通道，引发神经动作电位，用于神经系统磁共振成像对比增强、神经环路投射研究及神经系统相关疾病治疗。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明以磁性纳米颗粒、链霉亲和素和神经靶向肽为原料，利用碳二亚胺以及丁二酰亚胺进行偶联，最后通过链霉亲和素-生物素反应将神经靶向肽连接至磁性纳米颗粒表面，制备出具有神经靶向性的磁性纳米颗粒。通过控制磁性纳米颗粒和各个反应原料及助剂的比例，实现不同磁性纳米颗粒与神经靶向肽的有效结合。本发明提供的制备神经靶向性的磁性纳米颗粒操作简单，制备条件温和，过程容易控制，生产成本较低，具有普适性，得到的神经靶向性磁性纳米颗粒不仅具有良好的神经靶向性能，还具有响应外加磁场激活神经细胞的能力，为神经系统研究及神经疾病治疗提供了有力的工具。

技术特征：

1.一种神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤1中所述含羧基配体为柠檬酸、3-(3，4-二羟基苯基)丙酸、2，3-二巯基丁二酸或聚丙烯酸；所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁纳米颗粒、γ-三氧化二铁纳米颗粒、锰铁氧体纳米颗粒、锌铁氧体纳米颗粒或单质铁纳米颗粒，尺寸为2～200nm，所述磷酸盐缓冲液的ph为7.2～7.4，浓度为0.005～0.02mol/l。

3.根据权利要求1所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤2中所述碳二亚胺衍生物与磁性纳米颗粒的质量比例为1：0.2～1：5。

4.根据权利要求1或3所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤2中所述碳二亚胺衍生物为二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺。

5.根据权利要求1所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤3中所述丁二酰亚胺衍生物与碳二亚胺衍生物的质量比例为1：0.5～1：4；所述链霉亲和素与磁性纳米颗粒的质量比例为1：0.1～1：10。

6.根据权利要求1或5所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述丁二酰亚胺衍生物为n-羟基琥珀酰亚胺或n-羟基磺基琥珀酰亚胺。

7.根据权利要求1所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤2中加入碳二亚胺衍生物后，在10-35℃环境中振荡10～20分钟；步骤3中振荡反应，是在10-35℃环境中振荡2～12小时；步骤4中振荡反应，是在10-35℃环境中振荡1～5小时。

8.根据权利要求1所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤4中所述神经靶向肽与链霉亲和素的质量比例为1：0.1～1：2。

9.根据权利要求1所述神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤4中所述神经靶向肽序列为：

10.所述神经靶向性磁性纳米颗粒作为能够结合至神经细胞表面的磁性靶向材料的应用。

技术总结
一种神经靶向性磁性纳米颗粒的制备方法，步骤1，将修饰有含羧基配体的磁性纳米颗粒分散于磷酸盐缓冲液中；向步骤1得到的分散体系中加入碳二亚胺衍生物；向步骤2得到的体系中加入丁二酰亚胺衍生物和链霉亲和素，振荡反应，随后离心分离，收集沉淀产物，步骤4，将步骤3得到的沉淀产物重新悬浮在磷酸盐缓冲液中，加入神经靶向性多肽，振荡反应，随后离心分离，收集沉淀产物，得到所述神经靶向性磁性纳米颗粒。本发明解决了纳米颗粒神经靶向性的难题，推动了神经纳米磁调控技术在生物医学领域的应用。

技术研发人员：刘晓丽,樊海明,焦王博,李阔
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15