[發明專利]一種礦化載藥酵母仿生微納機器人及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111495903.8
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114470227B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 蔡林濤;張保珍;鄭明彬;馬愛青;張麗姍;黃國俊;潘宏
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61K47/69
• 分類號: A61K47/69;A61K47/52;A61K45/00;A61K47/46;A61P1/00
• 代理公司: 深圳智趣知識產權代理事務所(普通合伙) 44486
• 代理人: 李興生

本發明提供了一種礦化載藥酵母仿生微納機器人及其制備方法和應用，所述礦化載藥酵母仿生微納機器人包括酵母細胞、位于酵母細胞內部的生物礦化的納米腳手架、內陷于所述納米腳手架中的藥物以及酵母細胞外部的碳酸鹽結晶。內部生物礦化的納米腳手架大大提高藥物的負載量，在胃酸的情況下，碳酸鈣分解產生二氧化碳氣體，推動機器人迅速附著與胃粘液部位，大大提高胃部的給藥效率。

技術領域

本發明屬于藥物載體技術領域，具體涉及一種礦化載藥酵母仿生微納機器人及制備方法和應用。

背景技術

胃癌、幽門螺旋桿菌感染、胃潰瘍等胃部常見疾病嚴重危害人類的健康。由于胃部的特殊生理因素，如強酸性、快速胃排空、胃蛋白酶消化作用、胃粘液屏障、表面積大等，傳統藥物很難直接到達胃部病灶。而近幾年，隨著微納生物機器人的發展，為胃部給藥帶來了新的技術手段。微納生物機器人能夠將環境中的化學能轉換為自身的動能，從而能夠主動的將藥物遞送到病灶部位。

目前，研究者通過在鎂微球或鋅微球表面層層噴涂或沉積方法，制備了載藥鎂基微納機器人和鋅基微納機器人。利用鎂、鋅在胃酸中的反應，產生氫氣，推動微納機器人粘附到胃粘膜部位，達到直接胃部給藥目的。該類微納機器人用于藥物運輸面臨主要挑戰有：1)需要鎂、鋅、鉑等金屬，制備成本昂貴；2)通過層層噴涂或金屬沉積方式需要特殊的設備，且制備工藝復雜，產量小，不適合大規模制備；3)此類微納生物機器人通過粘附的方式，將藥物負載到鎂球或鋅球的表面，藥物負載量低；4)此類微納生物機器人含有大量的重金屬，生物安全性差。因此，為了更有效的將藥物運輸到胃部病灶部位，急需開發一種簡單、低成本、大規模合成、載藥量高、生物相容性優良的微納生物機器人。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明提出了一種礦化載藥酵母仿生微納生物機器人及其制備和應用，所述礦化載藥酵母仿生微納機器人，包括酵母細胞、酵母細胞內部的生物礦化的納米腳手架、負載的藥物和外部花狀的碳酸鈣結晶構成。內部生物礦化的納米腳手架大大提高藥物的負載量，在胃酸的情況下，碳酸鈣分解產生二氧化碳氣體，推動機器人迅速附著與胃粘液部位，大大提高胃部的給藥效率。

具體通過以下技術方案實現：

一種礦化載藥酵母仿生微納機器人，包括酵母細胞、位于酵母細胞內部的生物礦化的納米腳手架、內陷于所述納米腳手架中的藥物以及酵母細胞外部的碳酸鹽結晶。

進一步地，所述酵母細胞為釀酒酵母、葡萄汁有孢漢遜酵母、季也蒙有孢漢遜酵母、東方伊薩酵母、畢赤克魯維酵母、膜璞畢赤酵母、美極梅奇酵母、紅冬孢酵母和假絲酵母中的一種或多種。

進一步地，所述生物礦化的納米腳手架成分為碳酸鈣、二氧化硅、四氧化三鐵和羥基磷灰石中的一種或多種。

進一步地，所述內陷于納米腳手架中的藥物為小分子藥物、基因藥物和蛋白藥物中的一種或多種。

進一步地，所述酵母細胞外部的碳酸鹽結晶成分為碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋅中的一種或多種。

本發明還提供上述礦化載藥酵母仿生微納機器人的制備方法，包括以下步驟：

(1)將酵母細胞與鈣鹽、鎂鹽或鋅鹽共孵育，然后離心純化，以制備生物礦化酵母細胞；共孵育溫度為25-37℃，共孵育時長為1-6h；

(2)將步驟(1)中制備的生物礦化酵母細胞與藥物混合后共孵育，然后離心純化，以制備載藥礦化酵母細胞；共孵育溫度為25-37℃，共孵育時長為1-24h；

(3)將步驟(2)中制備的載藥礦化酵母細胞與表面活性劑、鈣鹽或鎂鹽或鋅鹽溶解到乙醇中，之后加入可溶性碳酸鹽乙醇水溶液，室溫攪拌，靜置，得到酵母免疫微納生物機器人前驅體；

(4)將步驟(3)中制備的混合液靜置24-48小時，之后離心純化，50-60℃真空干燥48-72h，得到礦化載藥酵母仿生微納生物機器人。