本发明属于生物化学技术领域，具体涉及一种仿生纳米材料及其制备方法和其在对动脉粥样硬化成像的药物中的用途。
背景技术：
动脉粥样硬化的发病范围广泛、并发症凶险。如若可以在早期有效使动脉粥样硬化的病变部位成像出来，便可采取有效手段，极大降低动脉粥样硬化的死亡率。目前临床上，对于动脉粥样硬化的检测手段已十分丰富。如：超声波检测技术，代表药物：声诺维。但是，该方法的分辨率与穿透力呈负相关。超声分辨率可随频率的增加而升高，但其穿透力会随之减小；计算机断层血管造影技术，代表药物：碘对比剂。然而，该方法的缺点是存在电离辐射；核磁共振血管造影技术，代表药物：钆对比剂。然而，钆对比剂对人体具有一定的毒副作用。基于以上原因，研发一种新型造影剂，并将其应用于早期动脉粥样硬化的成像中，是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
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仿生纳米材料及其制备方法和其在对动脉粥样硬化成像的药物中的用途，本发明采用仿生纳米材料包裹磁性纳米颗粒来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中，达到了更加精准地靶向定位和更好的造影成像的效果。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明提供一种仿生纳米材料在对动脉粥样硬化成像的药物中的用途，所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。
在一实施例中，所述仿生纳米材料具有整合素，所述整合素特异性识别和结合所述黏附分子。
在一实施例中，所述仿生纳米材料包括生物膜和位于所述生物膜内的磁性纳米颗粒，所述生物膜的表面具有整合素。
在一实施例中，所述生物膜为巨噬细胞膜。
在一实施例中，所述磁性纳米颗粒包括四氧化三铁纳米颗粒、三氧化二铁颗粒和钆化合物颗粒中的一种或多种组合。
本发明的目的还在于提供一种仿生纳米材料，包括：
生物膜，其表面具有整合素，能特异性识别和结合黏附分子；
磁性纳米颗粒，位于所述生物膜内；
其中，所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。
在一实施例中，所述生物膜为巨噬细胞膜。
在一实施例中，所述磁性纳米颗粒的粒径为200-300nm。
本发明还涉及一种仿生纳米材料的制备方法，至少包括以下步骤：
制备一生物膜提取液，所述生物膜的表面具有整合素；
将磁性纳米颗粒与所述生物膜提取液共孵育，获得所述仿生纳米材料；
所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。
在一实施例中，所述磁性纳米颗粒的制备方法包括：
在碱性条件下，将磁性纳米颗粒前驱体溶解于乙二醇中，获得混合溶液；
将所述混合溶液在200-300℃温度下，反应8-10小时，获得所述磁性纳米颗粒。
在本发明中，利用表面具有整合素的生物膜包裹磁性纳米颗粒，并应用于对动脉粥样硬化成像的药物中，整合素能特异性识别和结合黏附分子，从而靶向定位高表达黏附分子的区域，能有效地对早期动脉粥样硬化斑块进行体内造影，能增强组织部位的造影成像效果。
附图说明
图1为本发明一实施例中仿生纳米材料的制备方法流程示意图；
图2为本发明一实施例中仿生纳米材料的透射电子显微镜图；
图3为本发明一实施例中仿生纳米材料在较高放大倍数下的透射电子显微镜图；
图4为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内前的成像示意图；
图5为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内15分钟后的成像示意图；
图6为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内半小时后的成像示意图；
图7为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内一小时后的成像示意图；
图8为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内两小时后的成像示意图；
图9为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内三小时后的成像示意图；
图10为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内四小时后的成像示意图；
图11为本发明一实施例中巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内二十四小时后的成像示意图；
图12为本发明一实施例中聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内前的成像示意图；
图13为本发明一实施例中聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内15分钟后的成像示意图；
图14为本发明一实施例中聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内半小时后的成像示意图；
图15为本发明一实施例中聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内一小时后的成像示意图；
图16为本发明一实施例中聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内两小时后的成像示意图；
图17为本发明一实施例中聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内三小时后的成像示意图；
图18为本发明一实施例中聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内四小时后的成像示意图；
图19为本发明一实施例中：聚乙二醇包裹的四氧化三铁纳米颗粒注入小鼠体内二十四小时后的成像示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。在本发明中如出现术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提供一种仿生纳米材料及其制备方法和其在对动脉粥样硬化成像的药物中的用途，利用表面具有整合素的生物膜包裹磁性纳米颗粒，并应用于对动脉粥样硬化成像的药物中，其中，生物膜中的整合素能特异性识别和结合黏附分子，从而靶向定位高表达黏附分子的区域，能有效地对早期动脉粥样硬化斑块进行体内造影，能增强组织部位的造影成像效果。
请参阅图1，本发明一实施例中提供一种仿生纳米材料的制备方法，至少包括以下步骤：
s1、制备一生物膜提取液，所述生物膜的表面具有整合素；
s2、将磁性纳米颗粒与所述生物膜提取液共孵育，获得所述仿生纳米材料。
具体的，在s1步骤中，所述生物膜提取液例如为巨噬细胞膜提取液，制备生物膜提取液过程如下：
①吸弃待提取细胞培养液，用磷酸盐缓冲溶液(pbs)洗细胞2-5次；
②向所述培养瓶中加入1-10ml冰冷的磷酸盐缓冲溶液(pbs)，用细胞刮刀将待提取细胞刮下，获得细胞悬液；
③将所述细胞悬液以800-1200rpm离心3-10分钟，吸弃上清，以冰冷的tm-buffer洗细胞2-5次；
④以tm-buffer重悬细胞并调整细胞浓度至1×107-5×107cells/ml，细胞溶液此时体积记为x；
⑤将上述细胞悬液以脂质体挤出器挤压10-30次；
⑥向上述细胞溶液中加入蔗糖(0.1-0.5m)，涡旋混匀；
⑦将上述混匀的细胞溶液置于2-5℃环境下，1000-2500g离心5-10分钟；
⑧吸取上层清液，于2-5℃环境下，2500-3000g离心20-40分钟；
⑨吸弃上清，以含0.1-0.5m蔗糖的冰冷tm-buffer重悬沉淀，于2-5℃环境下，2500-3000g离心20-40分钟；
⑩吸弃上清，以x/2体积的tm-buffer重悬沉淀，所得溶液即为生物膜提取液。
在s1步骤中，所述生物膜的表面具有整合素，在动脉粥样硬化斑块的早期病变部位，其血管内皮细胞高表达黏附分子vcam-1，而在例如巨噬细胞膜上，高表达整合素α4β1，其能特异性识别并结合于黏附分子vcam-1上，从而靶向定位高表达黏附分子的区域。
具体的，在s2步骤中，所述磁性纳米颗粒例如为四氧化三铁纳米颗粒和三氧化二铁颗粒中的一种或多种组合，只要是具有磁性的颗粒，例如为顺磁性纳米颗粒，都适用于本发明，本发明以四氧化三铁纳米颗粒(fe3o4)的制备为例，制备fe3o4纳米颗粒的过程如下：将例如1-5g乙酸钠及0.1-3gfecl3·6h2o加入10-50ml乙二醇中，搅拌均匀，获得混合溶液。将所述混合溶液置于高压釜中，100-500℃加热1-20小时。将产物于室温磁分离5-15分钟，吸弃上清，以无水乙醇洗2-5次。将上述产物以超纯水洗2-5次，所得产物即为四氧化三铁纳米颗粒，所述乙酸钠的作用是提供一个弱碱性环境，当然其他碱性条件也适用。
具体的，在s2步骤中，将磁性纳米颗粒与所述生物膜提取液共孵育的过程，以将四氧化三铁纳米颗粒即fe3o4纳米颗粒包裹与巨噬细胞膜提取液共孵育为例来具体说明，制备合成巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒溶液的过程如下：
(a)称取所得的fe3o4纳米颗粒0.5-2mg，加入1-4mlpbs中，涡旋混匀；
(b)将0.5-2mlfe3o4溶液加入2-8ml所制得的巨噬细胞膜提取液中，涡旋混匀，并于室温下搅拌过夜；
(c)12-24小时后，将所得溶液磁分离5-15分钟后，吸弃上清；
(d)以1-5ml磷酸盐缓冲溶液(pbs)重悬沉淀，即为巨噬细胞膜包裹的四氧化三铁纳米颗粒溶液，并记作fe3o4@m溶液。
请参阅图2至图3所示，本发明还提供一种仿生纳米材料，包括：生物膜和磁性纳米颗粒。所述膜其表面具有整合素，能特异性识别和结合黏附分子。所述磁性纳米颗粒，位于所述生物膜内，其中，所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。所述生物膜为巨噬细胞膜。所述磁性纳米颗粒的粒径例如为200-300nm。透射电子显微镜结果显示，fe3o4@m为大小均匀的球形颗粒，平均粒径为200-300nm。
本发明还提供一种仿生纳米材料在对动脉粥样硬化成像的药物中的用途，所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。含有所述仿生纳米材料的药物，能达到更精准的靶向定位和更好的造影成像。
在一些实施例中，将1-5g乙酸钠及0.1-3gfecl3·6h2o加入10-50ml乙二醇中，搅拌均匀，在此期间发生氧化还原反应，获得第一溶液。将所述第一溶液置于高压釜中，100-500℃加热1-20小时，获得第一产物。将产物于室温磁分离5-15分钟，吸弃上清，以无水乙醇洗2-5次。将上述产物以超纯水洗2-5次，获得第一fe3o4纳米颗粒。
吸弃例如巨噬细胞raw264.7培养液，用磷酸盐缓冲溶液(pbs)洗细胞2-5次。向培养瓶中加入1-10ml冰冷的pbs，用细胞刮刀将巨噬细胞raw264.7刮下。细胞悬液以800-1200rpm离心3-10分钟，吸弃上清，以冰冷的tm-buffer洗细胞2-5次。以tm-buffer重悬细胞并调整细胞浓度至1×107-5×107cells/ml，将细胞溶液此时体积记为y。将上述细胞悬液以脂质体挤出器挤压10-30次。向上述细胞溶液中加入蔗糖(0.1-0.5m)，涡旋混匀。将上述溶液置于2-5℃环境下，1000-2500g离心5-10分钟。吸取上层清液，于2-5℃环境下，2500-3000g离心20-40分钟。吸弃上清，以含0.1-0.5m蔗糖的冰冷tm-buffer重悬沉淀，于2-5℃环境下，2500-3000g离心20-40分钟。吸弃上清，以y/2体积的tm-buffer重悬沉淀，所得溶液即为raw264.7细胞膜提取液即巨噬细胞膜提取液，其他生物膜的提取方式与本实施例相同。
称取所得的fe3o4纳米颗粒0.5-2mg，加入1-4ml磷酸盐缓冲溶液(pbs)中，涡旋混匀，在0.5-2mlfe3o4溶液中，加入2-8ml所得的raw264.7细胞膜提取液中，进行涡旋混匀，并于室温下搅拌过夜，12-24小时后，将搅拌过夜后的溶液磁分离5-15分钟后，吸弃上清，以1-5ml磷酸盐缓冲溶液(pbs)重悬沉淀，即为fe3o4@m溶液。
在一对比例中，将1-5g乙酸钠及0.1-3gfecl3·6h2o加入10-50ml乙二醇中，搅拌均匀，获得第二溶液。将所述第二溶液置于高压釜中，100-500℃加热1-20小时，在此期间发生氧化还原反应，获得第二产物。将所述第二产物于室温磁分离5-15分钟，吸弃上清，以无水乙醇洗2-5次。将所述第二产物用超纯水洗2-5次，获得第二fe3o4纳米颗粒。
称取所述第二fe3o4纳米颗粒0.5-2mg，及聚乙二醇(peg)(分子重量mw：2000)100-200mg，加入5-10ml超纯水中，进行涡旋混匀，并超声搅拌过夜，12-24小时后，将搅拌过夜后的溶液磁分离5-15分钟后，吸弃上清。用磷酸盐缓冲溶液(pbs)洗沉淀3次，以1-5mlpbs重悬沉淀，即为fe3o4@peg溶液。
在本发明以及列举的对比例中，制备fe3o4纳米颗粒时的反应原理具体如下：
2fe3 ohch2ch2oh 2oh-＝2fe2 ch3cho 2h2o(1)
2fe3 fe2 8oh-＝fe3o4 4h2o(2)
请参阅图4至图5所示，选取12只动脉粥样硬化大鼠，分别尾静脉注射所制得的fe3o4@m或所制得的fe3o4@peg(0.72mg/kgfe)，并于不同时间点检测主动脉根部横断面及矢状面的核磁共振图像。检测参数：te:5.3；tr:10.3；fov:3.0cm；flipangle:30°；resolution:117×117μm；16averages；slicethickness:500μm。体内核磁共振实验结果显示，fe3o4@m可于注射后24小时，有效对动脉粥样硬化模型大鼠的斑块早期病变部位造影(白色箭头所示)，但fe3o4@peg则无此效果，这是因为聚乙二醇(peg)并不具有整合素，不能特异性识别和结合病变部位内皮细胞表达的黏附分子，从而不能很好地靶向定位和造影成像。
在本发明中，制备仿生纳米材料的步骤分为，采用溶剂热反应制备fe3o4，制备巨噬细胞膜提取液和制备合成fe3o4@m，具体详细步骤见上述实施例等内容，在此不再赘述。在本发明中，利用表面具有整合素的生物膜包裹磁性纳米颗粒，并应用于对动脉粥样硬化成像的药物中，即使动脉粥样硬化的造影剂的制备中，整合素能特异性识别和结合黏附分子，从而靶向定位高表达黏附分子的区域，能有效地对早期动脉粥样硬化斑块进行体内造影。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
1.一种仿生纳米材料在对动脉粥样硬化成像的药物中的用途，其特征在于，所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述仿生纳米材料具有整合素，所述整合素特异性识别和结合所述黏附分子。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述仿生纳米材料包括生物膜和位于所述生物膜内的磁性纳米颗粒，所述生物膜的表面具有整合素。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，所述生物膜为巨噬细胞膜。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述磁性纳米颗粒包括四氧化三铁纳米颗粒和三氧化二铁颗粒中的一种或多种组合。
6.一种仿生纳米材料，其特征在于，包括：
生物膜，其表面具有整合素，能特异性识别和结合黏附分子；
磁性纳米颗粒，位于所述生物膜内；
其中，所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。
7.根据权利要求6所述的仿生纳米材料，其特征在于，所述生物膜为巨噬细胞膜。
8.根据权利要求6所述的仿生纳米材料，其特征在于，所述磁性纳米颗粒的粒径为200-300nm。
9.一种仿生纳米材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
制备一生物膜提取液，所述生物膜的表面具有整合素；
将磁性纳米颗粒与所述生物膜提取液共孵育，获得所述仿生纳米材料；
所述仿生纳米材料通过特异性识别和结合黏附分子，来靶向定位高表达黏附分子的区域，来应用于对动脉粥样硬化成像的药物中。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米颗粒的制备方法包括：
在碱性条件下，将磁性纳米颗粒前驱体溶解于乙二醇中，获得混合溶液；
将所述混合溶液在200-300℃温度下，反应8-10小时，获得所述磁性纳米颗粒。
技术总结