合肥工大王峰教授课题组《ACS AMI》：用于肿瘤光-基因治疗的脂质体纳米胶水

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研究背景

脂质体球形核酸是一种在脂质体表面修饰高密度核酸的脂质核酸递送载体。它已广泛应用于生物医学研究领域，如生物传感、基因调控、免疫疗法等。已有的构建方法需要对核酸分子进行化学修饰，如胆固醇、巯基等，并通过疏水相互作用或共价键与脂质体形成脂质纳米颗粒球形核酸。然而对核酸的化学修饰反应复杂、成本较高，导致上述方法制备核酸分子成本较高且费时费力。2014年，Rose等人报道了用二氧化硅纳米颗粒溶液形成了纳米胶水，将具有相同或不同化学性质或刚度的水凝胶片粘合在一起。纳米胶水是由聚合物或纳米颗粒制成的生物粘合剂，能够将两个通常不能很好地粘合的表面粘合在一起（Nature 2014, 505, 382-385；Angew. Chem. 2014, 58, 6369-6373）。自此纳米胶水被广泛应用于水凝胶粘附、美容、止血、伤口闭合与修复等。受纳米颗粒溶液作为凝胶和生物组织粘合剂的启发，纳米颗粒期望可在不进行DNA修饰的情况下将DNA“粘合”到脂质体。 

本文要点

合肥工业大学王峰教授课题组在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上发表了用于肿瘤光-基因治疗脂质体纳米胶水。本研究提出了一种将未改造核酸分子结合到脂质体表面的方法，并称之为脂质体纳米胶水。实验室前期工作发现，纳米颗粒可以有效地在脂质体上吸附，而核酸分子也可通过物理、化学相互作用与纳米颗粒结合。因此，我们以片状二氧化锰作为粘合剂，即纳米胶水，将核酸分子“粘合”在脂质体的表面。我们以核酶（DNAzyme，即一种可以在辅助金属离子存在下，切割细胞内的mRNA）的分子作为模型核酸，两性脂质体作为模型脂质体，构建基于片状二氧化锰的脂质体纳米胶水。在细胞内氧化还原条件下，二氧化锰被还原成Mn²⁺并联合DNAzyme切割细胞内相应的mRNA分子，实现对肿瘤细胞的杀伤。为了实现脂质体纳米胶水的光-基因治疗功能，借助核磁共振成像，我们对负载光敏剂脂质体纳米胶水进行了充分的生物医学评价。综上，该脂质体纳米胶水系统不仅为递送核酸药物提供了高效、经济的平台，也为其他生物大分子在脂质体上的修饰提供了新的思路。 
图1 脂质体纳米胶水的合成思路及在光-基因治疗应用的示意图
 

总结与展望

脂质体纳米胶水提供了一种简单有效地将核酸修饰在两性脂质体上的方法。与传统的聚合物胶水相比，二氧化锰纳米片层结构实现了DNA和两性离子脂质体的粘合和解胶。这种脂质体纳米胶平台可以进一步用于其他功能核酸的修饰，如DNA、RNA、适配体等，实现脂质体核酸药物递送的通用策略。此外，通过拓展纳米胶水的理化学性质以及脂质体本身的药物负载能力，脂质体纳米胶平台可以实现进一步的生物医学应用。 相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，合肥工业大学硕士研究生余月、王镇峰为该文的共同第一作者，合肥工业大学为唯一通讯单位，王峰教授为独立通讯作者。 原文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04022

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