中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室黄宇彬

kongke

A versatile method to prepare protein nanoclusters for drug delivery
Yupeng Wang, Lesan Yan, Shasha He, Dongfang Zhou*, Yanxiang Cheng, Xuesi Chen, Xiabin Jing, Yubin Huang*
MACROMOL BIOSCI, 18(2), 2018


研究进展：基于蛋白质的纳米载体由于其良好的生物相容性被广泛的应用于生物医用领域。但是目前比较成熟蛋白质纳米载体制备方法操作都比较复杂，并且在制备过程中由于反应条件的影响造成蛋白质的变性或者失活，影响蛋白质的功能性。因此，设计一种简单、安全的蛋白质纳米粒具有重要的研究意义。蛋白质在水溶液中拥有等电点自聚集的特殊性质，并常被用于蛋白质的分离与纯化。利用蛋白质这一天然特性，可以开发出简单、安全的蛋白质纳米粒的制备方法，对于拓展蛋白质纳米载体在生物医用领域的应用具有重大意义。

研究内容：我们首次利用蛋白质在等电点溶液条件下自聚集的天然性质，开发出了一种简单、安全的等电点自聚集法来制备蛋白质纳米粒，并应用于小分子化疗药物的担载。首先我们选择了人体内最丰富的功能蛋白质-血红蛋白作为模型并测定其等电点，并通过调节反应条件，在等电点溶液中制备出均匀粒径的蛋白质纳米粒。同时利用修饰后的天然多糖对蛋白质纳米粒进行交联，使其具有杰出的稳定性和自发荧光的特点。整个制备过程均在水相中进行，制备条件温和，使蛋白质完全保留其结构的完整性与功能活性。我们进一步利用制备的蛋白质纳米粒来担载小分子化疗药物，并且利用纳米粒交联键在酸性条件下解离的特性，实现了小分子药物的可控释放。同时，我们又将制备方法应用于另外两种具有不同分子量、不同等电点的蛋白质，制备出具有均匀粒径和酸性响应性的蛋白质纳米粒，证明了等电点自聚集法对于不同蛋白质的通用性。
主要科技创新与学术贡献：设计了一种新颖的蛋白质纳米粒的制备方法，拥有纯天然原料、全水相反应条件、反应效率高、制备纳米粒结构稳定的优势。并且利用制备的蛋白纳米粒担载小分子化疗药物，既能在生理条件下的避免小分子药物的泄露，又能够将化疗药物在肿瘤细胞中响应性释放，保证了治疗的安全性和有效性。同时，制备的蛋白纳米粒拥有自发荧光的性质，为载体在细胞中的成像提供便利。
国内外影响：本文利用蛋白质等电点的特性设计了等电点自聚集法制备蛋白质纳米粒，用于小分子化疗药物的担载，实现对化疗药物的有效输送。该制备方法简单、安全，保证了蛋白质的功能活性，并且能够制备出具有pH响应性和自发荧光性质的蛋白纳米粒，对制备多功能性的蛋白质纳米粒具有一定的指导意义。