(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211026380.7 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 郑州大学 地址 450001 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 (72)发明人 刘军杰　程慧　史进进　张振中　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 王玲玲 (51)Int.Cl. A61K 47/60(2017.01) A61K 47/69(2017.01) A61K 31/80(2006.01) A61K 38/46(2006.01) A61K 41/00(2020.01)A61K 45/06(2006.01) A61P 35/00(2006.01) (54)发明名称 一种锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生 物活性纳米载体及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明提供了一种锌离子驱动氧气节约和 基因沉默的生物活性纳米载体及其制备方法和 应用， 该生物活性纳米载体， 包 括以下原料： ALA、 DNAzyme、 六水合硝酸锌、 二甲基咪唑、 DSPE ‑ PEG2000、 甲醇和去离子 水。 本发明还包 括上述生 物活性纳米载体的制备方法和应用， 以及包括该 生物活性纳米载体的药物组合物。 本发明仅通过 锌离子的干扰就能从多个方向增加肿瘤细胞中 PpIX的积累， 提高基于ALA的光动力治疗效果， 有 效解决了现有技术中光动力治疗中肿瘤缺氧、 稳 定性欠缺和PpIX积累量 不足等问题。 权利要求书1页 说明书10页 附图8页 CN 115364235 A 2022.11.22 CN 115364235 A 1.一种锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体， 其特征在于， 包括以下 原料： ALA、 DNAzyme、 六 水合硝酸锌、 二甲基咪唑、 D SPE‑PEG2000、 甲醇和去离 子水； 所述ALA、 DNAzyme、 六水合硝酸锌、 二甲基咪唑、 DSPE ‑PEG2000摩尔质量比为29 ‑30μ mol:0.1‑0.3 μmol:0.1 ‑0.2g:0.003 ‑0.007g:0.31 ‑0.35g， 所述六水合硝酸锌、 甲醇和去离 子水的质量体积比为0.1 ‑0.2g:9‑11mL:4‑6mL。 2.如权利要求1所述的锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体， 其特征 在于， 所述ALA、 DNAzyme、 六水合硝酸锌、 二甲基咪唑、 DSPE ‑PEG2000摩尔质量比为29.8μ mol:0.2 μmo l:0.15g:0.0 05g:0.33g。 3.如权利要求1所述的锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体， 其特征 在于， 所述六 水合硝酸锌、 甲醇和去离 子水的质量体积比为0.15g:10mL:5mL。 4.如权利要求1所述的锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体， 其特征 在于， 所述锌离 子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体粒径为6 0‑100nm。 5.权利要求1 ‑4任一项所述的锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物 活性纳米载体的 制备方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)将ALA用六水合硝酸锌水溶液搅拌溶解， 得混合液一； 然后将DNAzyme水溶液滴加到 二甲基咪唑的 甲醇溶液中， 室温下搅拌5 ‑10min， 得混合液二； (2)向步骤(1)所得混合液二中加入混合液一， 室温下避光搅拌1 ‑2h， 然后依次经离心 和洗涤， 得ALA&Dz@ZIF纳米颗粒； 再将ALA&Dz@ZIF纳米颗粒加入去离子水超声搅拌溶解， 并 将其分散到DSPE ‑PEG2000溶液中， 继续搅拌12h， 最后 经离心和洗涤， 得锌离子驱动氧气节 约和基因沉默的生物活性纳米载体。 6.如权利要求5所述的锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体的制备方 法， 其特征在于， 步骤(2)中， 两次离心时， 在120 00rpm条件下离心3 0min。 7.如权利要求5所述的锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体的制备方 法， 其特征在于， 所述锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体重悬于去离子 水中储存在4℃或经 过50℃真空干燥得粉末物。 8.权利要求1 ‑4任一项所述的锌离子驱动氧气节约和基因沉默的生物 活性纳米载体在 制备抗肿瘤药物中的应用。 9.一种药物 组合物， 其特征在于， 包括权利要求1 ‑4任一项所述的锌离子驱动氧气节约 和基因沉默的生物活性纳米载体、 至少一种肿瘤治疗药物和至少一种辅料。 10.如权利要求9所述的药物组合物， 其特征在于， 所述肿瘤治疗药物为难溶性抗肿瘤 药物、 水溶性药物或核酸药物。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115364235 A 2一种锌离 子驱动氧气节约和基因沉默的生物活性纳米载体及 其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于生物医药技术领域， 具体涉及 一种锌离子驱动氧气节约和基 因沉默的 生物活性纳米载体及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]光动力疗法(PDT)具有侵袭性小、 副作用少、 避免耐药性等优点， 在肿瘤治疗中具 有巨大的潜力。 在PDT过程中， 注入的光敏剂(PS)可以被特定的光照射激活， 产生活性氧 (ROS)， 活性氧具有很强的毒性， 可以诱导肿瘤细胞凋亡或坏死， 达到杀死肿瘤细胞的效果。 自PDT应用以来， 人们开发和探索了多种PS， 如卟啉衍生物、 5 ‑氨基乙酰丙酸(ALA)、 二氢卟 吩(Ce6)等。 其中ALA作为PS原卟啉IX(PpIX)的内源性代谢前体， 因其清除速度快、 皮肤光毒 性低而被FDA批准用于治疗多种肿 瘤。 当被肿瘤细胞内化时， ALA将在线粒体内以多步反应 转化为PpIX， 原位产生的PpIX在光照下会产生ROS， 杀死肿瘤细胞。 不幸的是， 固有的肿瘤缺 氧微环境通过下调氧依赖性coprophyrinogen  III氧化酶(CPOX， 一种ALA转化为PpIX的限 速酶)的活性而抑制PpIX的生 成。 此外， 亚铁螯合 酶(FECH)催 化PpIX与铁离子结合而生 成不 具有光敏性的血 红素， 从而导致光敏PpIX的损失。 可以看出， 由于肿瘤缺氧和快速代谢失活 导致的肿瘤细胞内PpIX积累不足， 极大地阻碍了ALA介导的PDT的实际应用。 因此， 制定适当 的策略来 促进PpIX的生产并避免其失活是实现PpIX积累的有效策略。 [0003]肿瘤缺氧可通过削弱氧依赖性CPOX酶的活性限制了ALA向PpIX的转化。 同时， 在缺 氧条件下， PpIX的活性氧(ROS)产生效率也相当有限。 到目前为止， 人们在克服肿 瘤缺氧方 面做出了巨大的努力。 例如直接输送氧气(O2)、 催化分解过氧化氢(H2O2)或水生成氧气等。 然而， 这些解决方案仍然面临包括过早的氧气泄漏、 较低的氧气生成效率等巨大挑战， 导致 治疗效果不理想。 理论分析表明， 减少O2消耗是消除肿瘤缺氧的较好策略。 正如我们所知， 氧气是通过线粒体呼吸消耗的， 尤其是氧化磷酸化(OXP HOS)代谢途径。 因此， 通过抑制线 粒 体电子传递链(ETC)中的线粒体复合物可实现O2节约， 从而缓解肿瘤缺氧。 研究表明， 金属 离子作为酶的辅助 因子， 决定着各种酶的活性， 在能量代谢中起着不可或缺的作用。 最近， 研究发现过量的锌离子(Zn2+)可以抑制线粒体ET C上的复合物IV， 从而抑制氧化磷酸化过程 的耗氧。 细胞内Zn2+的调节有望成为缓解肿瘤缺氧的一种潜在策略。 [0004]基于ALA的PDT的另一个关键挑战是光敏PpIX 的消耗。 研究表明， FECH催化铁离子 与PpIX结合生成血红素， 从而阻碍活性氧的生成。 特异性沉默介导PpIX代谢失活的关键酶 FECH可能是一种更安全和 有前途的方法。 具有mRNA切割功能的脱氧核酶(DNAzyme)被认为 是一种有效的沉默特定蛋白质的工具。 与核酶、 siRNA和反义寡核苷 酸相比， DNAz yme具有良 好的生物稳定性和较高的目标mRNAs裂解效率。 然而， DNAz yme往往面临胞内递送能力差、 胞 内金属辅因子缺乏等问题， 导致基因沉默 效率低下。 近年来， 金属有机骨架(M OFs)在药物传 递中引起了广泛关注。 通常， 纳米级沸 石咪唑骨架 ‑8(ZIF‑8)纳米颗粒可以用作多种药物的 多功能纳米载体， 如 核酸、 蛋白质等。 此外， ZIF ‑8可以在酸性微环 境中解离来控制负载的药说　明　书 1/10 页 3 CN 115364235 A 3