靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用、基于CRISPR剪切系统的靶向给药系统

本发明属于抗肿瘤药物，具体涉及靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用、基于crispr剪切系统的靶向给药系统。

背景技术：

1、癌症是快速产生的异常细胞，这些细胞超越其通常边界生长，并可侵袭、扩散到其它器官。从全球情况看，近六分之一的死亡由癌症造成。世界范围内，癌症是发病和死亡的主要原因，据wto统计，2012年约有1400万新发癌症病例。

2、在癌症的多种治疗方法中，化学治疗作为最主要的方法之一，可用于治疗多种类型的肿瘤。化疗药物具有以全身给药，且通常以最大耐受剂量被给药的特点。但目前的化疗效果仍然较差，只有不到1％的抗癌药物能到达目标癌细胞，其余药物在体内会攻击身体的正常细胞，可能会产生严重的毒性副作用。另一方面，肿瘤复发的高发生率，患者易产生耐药性，导致抗癌效果差。

3、因此，目前亟需研发新的治疗癌症的有效药物以及治疗系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用、基于crispr剪切系统的靶向给药系统，本发明提供的基于crispr剪切系统的靶向给药系统能够借助于肿瘤细胞高表达的端粒酶释放端粒酶抑制剂，反作用于抑制端粒酶的活性，提供一种独特且有效的端粒酶“自杀”行为模式，从而促进肿瘤细胞衰老，达到损伤肿瘤细胞的目的。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种靶向载药纳米粒子，包括中空载体，所述中空载体由具有纳米级孔的壳层结构和空心结构组成；负载在所述中空载体的空心结构中的药物；以及化学修饰在所述中空载体的壳层结构外表面的靶向材料和封孔材料，所述封孔材料用于封锁所述中空载体壳层结构的纳米级孔；

4、所述中空载体为中空二氧化硅纳米颗粒；

5、所述药物为端粒酶抑制剂；

6、所述封孔材料由fqssdna同时与ssdna1和ssdna2杂交得到；所述ssdna1的核苷酸序列如seq id no.1所示，所述ssdna2的核苷酸序列如seq id no.2所示，所述fqssdna的核苷酸序列如seq id no.3所示。

7、优选的，所述靶向材料为能够靶向识别mcf-7乳腺癌细胞的muc1核酸适配体。

8、优选的，所述中空载体的直径为150～200nm。

9、优选的，所述具有纳米级孔的壳层结构的厚度为30～40nm，纳米级孔的尺寸为～3.8nm。

10、本发明提供了上述技术方案所述的靶向载药纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

11、将羧基化的中空载体和端粒酶抑制剂混合进行负载，得到载药粒子；

12、将所述载药粒子用羧基活化剂进行活化，得到活化载药粒子；

13、将所述活化载药粒子、氨基化的ssdna1、氨基化的ssdna2和氨基化的靶向材料混合进行第一共孵育，得到的修饰粒子与fqssdna混合进行第二共孵育，得到所述靶向载药纳米粒子。

14、优选的，所述羧基化的中空载体的制备方法包括以下步骤：

15、将中空载体、强酸溶液和3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐混合进行羧基化，得到所述羧基化的中空载体。

16、优选的，所述羧基化的中空载体和所述端粒酶抑制剂的质量比为10:1。

17、优选的，所述氨基化的ssdna1、氨基化的ssdna2、氨基化的靶向材料和fqssdna的摩尔比为1:1:1:2。

18、本发明提供了上述技术方案所述的靶向载药纳米粒子或上述技术方案所述的制备方法制备得到的靶向载药纳米粒子在制备抗肿瘤药物中的应用。

19、本发明提供了一种基于crispr剪切系统的靶向给药系统，包括上述技术方案所述的靶向载药纳米粒子或上述技术方案所述的制备方法制备得到的靶向载药纳米粒子；

20、dna底物，所述dna底物由截断序列和其互补序列杂交形成，截断序列的核苷酸序列如seq id no.4所示，截断序列的互补序列的核苷酸序列如seq id no.5所示；

21、crrna，所述crrna的核苷酸序列如seq id no.6所示；

22、lba cas12a(cpf 1)。

23、本发明提供了一种靶向载药纳米粒子，包括中空载体，所述中空载体由具有纳米级孔的壳层结构和空心结构组成；负载在所述中空载体的空心结构中的药物；以及化学修饰在所述中空载体的壳层结构外表面的靶向材料和封孔材料，所述封孔材料用于封锁所述中空载体壳层结构的纳米级孔；所述中空载体为中空二氧化硅纳米颗粒；所述药物为端粒酶抑制剂；所述封孔材料由fqssdna同时与ssdna1和ssdna2杂交得到；所述ssdna1的核苷酸序列如seq id no.1所示，所述ssdna2的核苷酸序列如seq id no.2所示，所述fqssdna的核苷酸序列如seq id no.3所示。本发明提供的靶向载药纳米粒子，通过在壳层结构的表面修饰靶向材料，可以使纳米粒子特异性靶向肿瘤细胞，通过在壳层结构的表面修饰封孔材料，利用fqssdna同时与ssdna1和ssdna2杂交得到的封孔材料能够有效封锁壳层结构上的纳米级孔，从而封锁住位于空心结构中的端粒酶抑制剂(活性药物)，当靶向载药纳米粒子到达目标肿瘤细胞后，fqssdna被切割后，端粒酶抑制剂由中空结构中被释放，从而能够有效抑制肿瘤细胞中端粒酶的活力，促进肿瘤细胞衰老，达到损伤肿瘤细胞的目的。本发明提供的靶向载药纳米粒子仅仅通过端粒酶抑制剂作为活性药物，通过fqssdna同时与ssdna1和ssdna2杂交对活性药物进行封锁与释放，实现对肿瘤细胞的杀伤作用，结构简单，效果好。

24、本发明提供了一种基于crispr剪切系统的靶向给药系统，包括上述技术方案所述的靶向载药纳米粒子或上述技术方案所述的制备方法制备得到的靶向载药纳米粒子；dna底物，所述dna底物由截断序列和其互补序列杂交形成，截断序列的核苷酸序列如seq idno.4所示，截断序列的互补序列的核苷酸序列如seq id no.5所示；crrna，所述crrna的核苷酸序列如seq id no.6所示；lba cas12a(cpf1)。本发明提供的靶向给药系统，靶向给药系统中的dna底物被肿瘤细胞中高表达的端粒酶识别并延伸，以便与crrna互补配对，进而有效激活cas12a(lba cas12a(cpf1))。激活后的crispr-cas12a精准切割fqdsdna(fqdsdna为fqssdna同时与ssdna1和ssdna2杂交得到的封孔材料)，释放出中空载体中空结构中的端粒酶抑制剂(bibr1532)，从而抑制肿瘤细胞中端粒酶的活力，促进肿瘤细胞衰老，达到损伤肿瘤细胞的目的。本发明提供的靶向给药系统借助于肿瘤细胞高表达的端粒酶释放端粒酶抑制剂，反作用于抑制肿瘤细胞中端粒酶的活性，提供了一种独特且新颖的肿瘤端粒酶“自杀”行为模式，实现了对肿瘤细胞的有效杀伤。

技术特征：

1.一种靶向载药纳米粒子，其特征在于，包括中空载体，所述中空载体由具有纳米级孔的壳层结构和空心结构组成；负载在所述中空载体的空心结构中的药物；以及化学修饰在所述中空载体的壳层结构外表面的靶向材料和封孔材料，所述封孔材料用于封锁所述中空载体壳层结构的纳米级孔；

2.根据权利要求1所述的靶向载药纳米粒子，其特征在于，所述靶向材料为能够靶向识别mcf-7乳腺癌细胞的muc1核酸适配体。

3.根据权利要求1所述的靶向载药纳米粒子，其特征在于，所述中空载体的直径为150～200nm。

4.根据权利要求1或3所述的靶向载药纳米粒子，其特征在于，所述具有纳米级孔的壳层结构的厚度为30～40nm，纳米级孔的尺寸为～3.8nm。

5.权利要求1～4任一项所述的靶向载药纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述羧基化的中空载体的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述羧基化的中空载体和所述端粒酶抑制剂的质量比为10:1。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化的ssdna1、氨基化的ssdna2、氨基化的靶向材料和fqssdna的摩尔比为1:1:1:2。

9.权利要求1～4任一项所述的靶向载药纳米粒子或权利要求5～8任一项所述的制备方法制备得到的靶向载药纳米粒子在制备抗肿瘤药物中的应用。

10.一种基于crispr剪切系统的靶向给药系统，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的靶向载药纳米粒子或权利要求5～8任一项所述的制备方法制备得到的靶向载药纳米粒子；

技术总结
本发明属于抗肿瘤药物技术领域，具体涉及靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用、基于CRISPR剪切系统的靶向给药系统。本发明提供的靶向载药纳米粒子，包括中空二氧化硅纳米颗粒，负载在空心结构中的端粒酶抑制剂；以及化学修饰在所述中空载体的壳层结构外表面的靶向材料和封孔材料。本发明提供的基于CRISPR剪切系统的靶向给药系统，包括靶向载药纳米粒子；DNA底物；crRNA和Lba Cas12a(Cpf 1)。本发明提供的靶向给药系统借助于肿瘤细胞高表达的端粒酶释放端粒酶抑制剂，反作用于抑制肿瘤细胞中端粒酶的活性，提供了一种独特且新颖的肿瘤端粒酶“自杀”行为模式，实现了对肿瘤细胞的有效杀伤。

技术研发人员：郭英姝,张文悦
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9