一种淀粉碘纳米材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于纳米生物医学，具体涉及一种淀粉碘纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、dna甲基化修饰是一种细胞内天然存在的表观遗传修饰，它可以通过调控启动子和转录因子的相互作用，进而调控基因转录和表达。dna甲基化修饰是一种可逆的修饰。其中，dna甲基化是利用dna甲基转移酶(dnmt1、dnmt3a、dnmt3b等)作为催化剂，s-腺苷蛋氨酸(sam)作为活性甲基供体，在基因cpg岛上胞嘧啶残基的c5位点引入甲基，形成5-甲基胞嘧啶(5mc)，抑制相关基因的转录和表达。dna去甲基化是借助dna去甲基化酶(tets蛋白)对已经甲基化的位点(5mc)进行氧化，转化为5-羟基甲基胞嘧啶(5hmc)、5-甲酰基胞嘧啶(5fc)和5-羧胞嘧啶(5cac)，随后被动脱去氧化后的基团，转化为未甲基化的胞嘧啶(5mc)，促进基因的转录和表达。通过dna甲基化修饰，细胞可以调节自身相关基因的甲基化水平，如增殖(tgfs，egfs，hgfs等)，分化(mapks，c/ebpδ，jaks等)，凋亡(caspase家族，bcl-2等)等，进而对相关基因转录和表达精确控制，实现对自身命运的调控。

2、细胞内关键基因的甲基化修饰异常，会引起其过度激活或抑制，导致很多疾病的发生，如代谢类疾病(类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、高血糖、高血压、肥胖)，神经疾病(自闭症、雷特综合征、亨廷顿病、阿尔兹海默病)，各种类型癌症(肺癌、肝癌、前列腺癌、肠癌、乳腺癌等)等。其中，dna甲基化水平异常与癌症之间的关系研究最多最为广泛。大量的研究表明，癌症的发生是由于其抑癌基因甲基化过度沉默和致癌基因甲基化过低过度激活导致，并且临床已经将相关基因甲基化水平高低用于辅助诊断癌症。除此之外，癌症的发展恶化也和dna上相关基因甲基化水平异常有关。然而，现有的dna甲基化修饰是一种依赖与细胞内自身甲基化修饰的调控，该过程可逆，不利于永久性沉默某些病变基因，治疗相关疾病。因此，开发dna类甲基化修饰技术用于治疗基因异常的疾病具有巨大潜力。

3、现有的甲基化修饰技术如crispr、sirna等，主要依赖于细胞内自身的dna甲基化修饰技术。例如，干扰dna甲基转移酶(dnmts)和dna去甲基化酶(tets)活性及表达量，进而干扰细胞内相关基因的甲基化修饰，影响相关基因的甲基化水平。然而，这类干扰方法存在天然的缺点，即细胞内甲基化修饰过程可逆，导致治疗疗效有限。很多情况下，药物一旦停用，疾病立马反复。因此，亟需开发新型不可逆的dna甲基化修饰制剂。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供了一种淀粉碘纳米材料及其制备方法和应用，基于淀粉碘纳米材料，开发dna类甲基化修饰，以不可逆性永久性沉默基因，治疗相关疾病。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一方面，本发明提供一种淀粉碘纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

4、惰性气体氛围下，在水中加入可溶性淀粉，加热反应0.5～2.5h，得到乳白色悬浊液，离心除去沉淀淀粉，得到线条状淀粉纳米材料；

5、将所述线条状淀粉纳米材料置于容器中，注入碘乙醇溶液，反应2～4h，透析滤过后得到球形蓝色淀粉碘纳米材料。

6、作为本发明所述制备方法的优选，所述惰性气体为氩气。

7、作为本发明所述制备方法的优选，可溶性淀粉和水的质量体积比为2.0～6.0g：100～200ml。

8、作为本发明所述制备方法的优选，加热反应的温度为60～90℃。

9、作为本发明所述制备方法的优选，碘乙醇溶液的浓度为10～80mg/ml，线条状淀粉纳米材料体积与碘乙醇溶液的体积比：4～8:1。

10、作为本发明所述制备方法的优选，注入的速度为1～5ml/h。

11、作为本发明所述制备方法的优选，采用截留分子量为7000da的透析袋透析8h。

12、又一方面，本发明提供上述制备方法制备得到的淀粉碘纳米材料。

13、又一方面，本发明提供所述淀粉碘纳米材料在制备dna甲基化修饰制剂中的应用。

14、又一方面，本发明提供所述淀粉碘纳米材料在制备治疗基因异常类疾病的药物中的应用，所述疾病包括但不限于代谢类疾病、神经疾病、癌症；

15、所述代谢类疾病包括但不限于类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、高血糖、高血压、肥胖；

16、所述神经疾病包括但不限于自闭症、雷特综合征、亨廷顿病、阿尔兹海默病；

17、所述癌症包括但不限于肺癌、肝癌、前列腺癌、肠癌、乳腺癌。

18、本发明与现有技术相比，具有以下优势：

19、本发明提供一种可用于dna类甲基化修饰的淀粉碘纳米材料，能以一种不可逆的dna类甲基化修饰，从源头上调控基因的转录和表达，治疗dna甲基化水平异常的疾病。具体为，利用淀粉碘纳米材料，将碘递送到细胞内，通过外源场刺激，释放出高活性碘，并借助碘的亲电取代反应，占据dna甲基化位点(胞嘧啶c5)，起到甲基化功能，实现从源头上不可逆调控相关的基因沉默，用于甲基化异常的顽固性疾病的治疗。

技术特征：

1.一种淀粉碘纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，可溶性淀粉和水的质量体积比为2.0～6.0g：100～200ml。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加热反应的温度为60～90℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，碘乙醇溶液的浓度为10～80mg/ml，线条状淀粉纳米材料体积与碘乙醇溶液的质量体积比为：4～8:1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，注入的速度为1～5ml/h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用截留分子量为7000da的透析袋透析8h。

8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的淀粉碘纳米材料。

9.权利要求8所述淀粉碘纳米材料在制备dna甲基化修饰制剂中的应用。

10.权利要求8所述淀粉碘纳米材料在制备治疗基因异常类疾病的药物中的应用，其特征在于，所述疾病包括代谢类疾病、神经疾病、癌症；

技术总结本发明属于纳米生物医学技术领域，具体涉及一种淀粉碘纳米材料及其制备方法和应用。基于碘可以与胞嘧啶发生亲电取代反应，生成5‑碘胞嘧啶，占据胞嘧啶C5甲基化位点，本发明借助淀粉和碘强络合作用，构建了一种兼具光控热响应释放碘气的淀粉碘纳米材料，利用细胞对纳米材料的特殊胞呑方式，将淀粉碘纳米材料递送至细胞内，随后通过外场光控，释放碘气，穿越核膜，占据DNA上未甲基化修饰的胞嘧啶残基，实现细胞内DNA类甲基化修饰，能不可逆性永久性沉默基因，治疗基因异常相关疾病。技术研发人员：步文博,王超超,陈杨,吴叶林,孟云,杨威受保护的技术使用者：上海市第十人民医院技术研发日：技术公布日：2024/6/11