一种功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂及其制备方法和应用

本发明属于生物医学，更具体地，涉及一种功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、外泌体是具有脂质双层外壳的天然纳米级颗粒，由细胞分泌，调节各种生理和病理过程。除了其生物学功能外，由于其独特的优势，如低免疫原性、良好的生物相容性和对治疗内容物的强保护作用，外泌体作为下一代药物递送系统具有巨大的潜力。然而，常规外泌体的释放主要依赖纳米粒子的被动式扩散，导致其释放、扩散效率低，难以进入深层组织、细胞内化效率不高。近年来，具有自主运动能力的微/纳米机器人在药物输送、微创手术、成像引导治疗和生物膜破坏等生物医学领域显示出巨大的发展潜力。这些微米或纳米颗粒可以根据各种任务的需要将外部能量(化学、磁、电、声和光能等)转换为自身的动能，提高主动输运性能。与纳米粒子传统的浓度依赖型扩散相比，微/纳米机器人可以克服多种生理障碍，从而显著增强生物粘附、组织渗透和货物递送性能。通过将外泌体与合成的微/纳米机器人复合可以实现高效的定向输运，可以应用于皮肤伤口修复等需要增强穿透的领域，并复合抗菌性能，增强对慢性伤口的修复效果。这种具有生物单元和功能化磁控单元复合的生物杂化外泌体制剂为精准医疗提供了有前途的策略。

2、在公开号为cn 114712526的专利申请中，公开了在磁性颗粒与外泌体之间通过脑部靶向肽进行连接，解决的技术问题是提供了脑胶质瘤的靶向制剂，并没有公开作为组织渗透制剂的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可通过磁控实现定向输送的功能化磁性纳米粒子/外泌体复合制剂及其制备方法和应用。本发明磁性纳米颗粒和外泌体之间通过阳离子聚合物连接，能够通过外界磁场引导功能化磁性纳米粒子/外泌体复合制剂高效、定向输运，能同时提高外泌体的递送效率和原位抗菌。从而解决现有技术中组织渗透制剂缺乏外泌体主动递送的技术问题。

2、根据本发明第一方面，提供了一种功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂，包括磁性纳米颗粒和外泌体，所述磁性纳米颗粒与所述外泌体通过连接剂连接，所述连接剂为阳离子聚合物；所述磁性纳米颗粒用于磁控驱动所述复合制剂。

3、优选地，所述磁性纳米颗粒为三氧化二铁、二氧化铬、铷铁硼、四氧化三钴和fe12o19sr中的至少一种。

4、优选地，所述磁性纳米颗粒的粒径为5nm-10μm；

5、优选地，所述磁性纳米颗粒的粒径为50nm-500nm。

6、优选地，所述阳离子聚合物为氨基壳聚糖、聚二烯二甲基氯化铵、聚乙烯亚胺或ε-多聚赖氨酸。

7、优选地，所述外泌体中还包载有药物；

8、优选地，所述药物为芒果苷、茶多酚、β-胡萝卜素、虾青素、dna或rna。

9、根据本发明另一方面，提供了任意一项功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂的制备方法，包括以下步骤：

10、(1)将磁性纳米颗粒与阳离子聚合物进行组装，得到功能化磁性纳米颗粒；

11、(2)将步骤(1)得到的功能化磁性纳米颗粒与外泌体进行组装，得到功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂。

12、优选地，所述步骤(1)具体为：将阳离子聚合物加入到磁性纳米颗粒分散液中，充分混匀后，使所述阳离子聚合物修饰到所述磁性纳米颗粒上，然后离心分离分散液，将沉淀用去离子水洗涤，然后分散在pbs溶液或纯水中，得到功能化磁性纳米颗粒；

13、所述步骤(2)为：将步骤(1)得到的功能化磁性纳米颗粒与外泌体溶液充分混匀，设置温度为14℃-37℃，所述功能化磁性纳米颗粒的质量与外泌体溶液中外泌体的质量比为(1-100)：10，使所述功能化磁性纳米颗粒上修饰的阳离子聚合物与外泌体连接，得到功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂。

14、根据本发发明另一方面，提供了任意一项功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂用于制备组织渗透制剂的应用。

15、优选地，所述组织渗透制剂具有抗菌作用。

16、优选地，所述组织渗透制剂具有抗革兰氏阳性菌和/或抗革兰氏阴性菌的作用。

17、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

18、(1)本发明磁性纳米颗粒和外泌体之间通过阳离子聚合物连接，能够通过外界磁场引导功能化磁性纳米粒子/外泌体复合制剂高效、定向输运，能同时提高外泌体的递送效率和原位抗菌。本发明构建的具有磁驱动性能的杂化外泌体制剂，用于提高外泌体的主动递送性能。功能化磁性纳米颗粒和外泌体分别作为制剂的磁场控制单元和生物功能单元。该制剂的磁控能力有助于增强外泌体在组织和细胞水平上的穿透性，并且连接剂阳离子聚合物具有抗菌性能。

19、(2)本发明提供了一种能够提高外泌体主动扩散性能的纳米制剂，能够帮助外泌体在目标部位大量富集，提升外泌体的细胞和组织穿透以及细胞内吞效率。

20、(3)本发明复合制剂具有抗菌性能，能有效杀灭目标部位的有害杂菌，提升创面清洁度，帮助修复组织伤口，尤其可以应用于糖尿病创面制剂。

21、(4)本发明优选地，外泌体可包载多种治疗药物，如芒果苷、茶多酚、β-胡萝卜素、虾青素、dna或rna。

技术特征：

1.一种功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂，其特征在于，包括磁性纳米颗粒和外泌体，所述磁性纳米颗粒与所述外泌体通过连接剂连接，所述连接剂为阳离子聚合物；所述磁性纳米颗粒用于磁控驱动所述复合制剂。

2.如权利要求1所述的功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂，其特征在于，所述磁性纳米颗粒为三氧化二铁、二氧化铬、铷铁硼、四氧化三钴和fe12o19sr中的至少一种。

3.如权利要求2所述的功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂，其特征在于，所述磁性纳米颗粒的粒径为5nm-10μm；

4.如权利要求1所述的功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂，其特征在于，所述阳离子聚合物为氨基壳聚糖、聚二烯二甲基氯化铵、聚乙烯亚胺或ε-多聚赖氨酸。

5.如权利要求1所述的功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂，其特征在于，所述外泌体中还包载有药物；

6.如权利要求1-5任意一项功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：将阳离子聚合物加入到磁性纳米颗粒分散液中，摇床震荡6h-48h后，使所述阳离子聚合物修饰到所述磁性纳米颗粒上，然后离心分离分散液，将沉淀用去离子水洗涤，然后分散在pbs溶液或纯水中，得到功能化磁性纳米颗粒；

8.如权利要求1-5任意一项功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂用于制备组织渗透制剂的应用，其特征在于，所述应用在外加磁场条件下进行。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述外加磁场强度为0.1-50毫特斯拉。

10.如权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述组织渗透制剂具有抗菌作用；

技术总结本发明涉及一种功能化磁性纳米粒子与外泌体的复合制剂及其制备方法和应用，属于生物医学技术领域。本发明功能化磁性纳米颗粒和外泌体分别作为制剂的磁场控制单元和生物功能单元，该制剂的磁控能力有助于增强外泌体在组织和细胞水平上的穿透性，提高外泌体的摄取效率。同时，该复合制剂能够引入抗菌性能。本发明提供了一种能够提高外泌体主动扩散性能的纳米制剂，能够帮助外泌体在目标部位大量富集，提升外泌体的细胞和组织穿透以及细胞内吞效率。技术研发人员：牛冉,杨小凡,陈振兵,冯凯,严承琪受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1