[发明专利]用于抑制β淀粉样蛋白聚集的两性离子聚合物‑姜黄素自组装纳米粒子制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于抑制β淀粉样蛋白聚集的两性离子聚合物-姜黄素自组装成纳米粒子制备、表征和应用。

背景技术

阿尔兹海默症(Alzheimer disease,AD)是一种主要在老年人中常见的进行性发展的神经退行性疾病。β-淀粉样蛋白(amyloidβ-protein)的错误折叠形成纤维状聚集被认为是AD的主要病理学特征。AD的典型病理特征包括大脑内老年斑的形成、神经元内纤维缠结(NFTs)以及神经元凋亡等。目前报道老年斑的核心成分是β-淀粉样蛋白， Aβ是淀粉样前体蛋白异常分解的产物，在细胞外聚集的Aβ通过多种形式对神经细胞造成损害，Aβ的两种主要类型分别是Aβ₄₀和Aβ₄₂，其中Aβ₄₀含量较为丰富，但Aβ₄₂毒性更强。研究表明可溶性的Aβ寡聚体具有神经毒性，因此抑制Aβ聚集的寡聚体形成，能够阻止或延迟AD的发病。

现代科学家经过研究表明Aβ的聚集依照核依赖生长过程(nucleation-dependent polymerization mechanism)， Aβ首先形成具有规则结构的核(nucleus)，然后溶液中的寡聚体就会与核相结合并进一步生长为原纤维 (protofibrils)、纤维(fibrils)。其中成核被认为是限速步骤，也正是因为如此，Aβ聚集在动力学前期呈现延迟期 (lag phase)。构象上，天然的单体Aβ表现为无规则卷曲结构，而发生聚集时，Aβ构象会逐渐转变为β-sheet 结构，这种具有β-sheet构象的Aβ更利于淀粉样聚集体的形成，Aβ的聚集导致了神经机能的丧失，因此在Aβ聚集的早期对其进行抑制是可行的治疗手段，能够阻止或延迟AD的发病。

目前已经开发了多种针对Aβ聚集的抑制剂，包括多酚类小分子、多肽及其衍生物和抗体抑制剂等。在这些抑制剂中，多酚类小分子抑制剂(如表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素和巴西木素等)对Aβ的聚集具有一定的优点，如：体外实验效果显著、与Aβ的结合作用强等。但它们生物相容性差、自身具有细胞毒性、在体内的稳定性和生物效用差等。特别是其疏水性较强、稳定性差、不能穿透血脑屏障等原因限制其应用。为解决这些不利于多酚类小分子存在的缺陷，研究人员尝试从分子结构修饰和体内运载方式入手，改善多酚类小分子的生物相容性、水溶性、稳定性，以提高其功效。

姜黄素是一种能够有效抑制Aβ聚集的多酚类抑制剂。姜黄素是从姜黄根茎中提取出的一种植物多酚，是姜黄中的有效成分，分子式为:C₂₁H₂₀O₆。姜黄素的结构式如下：

已被证实其具有多种药物效用，许多研究表明，姜黄素具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化和清除自由基、降血脂以及抗动脉粥样硬化等生理功能。而近年来，越来越多的研究人员注意到姜黄素对Aβ聚集的抑制作用，并已开展来的一系列针对姜黄素与AD之间的关联性的研究中，研究结果表明姜黄素不仅具有抑制Aβ的聚集和降低Aβ聚集产生的毒性，而且具有解聚Aβ纤维的作用。但同时发现，姜黄素的疏水特性会造成其低水溶性和不易被组织吸收；此外，姜黄素在碱性条件下易降解，且对细胞具有一定的毒性，严重影响了它的生物利用度。为了解决这些问题，研究者利用亲水性较强的两性离子聚合物羧酸基甜菜碱修饰姜黄素，通过姜黄素修饰后的羧基甜菜碱，在水环境中可自组装形成纳米粒子，把姜黄素包在其中，从而提高了姜黄素的水溶性、稳定性以及降低了对细胞的毒性。同时得到的纳米尺寸的胶束具有纳米响应，可大大增强对其Aβ的抑制作用。

研究表明，由于两性离子聚合物表面含有两性离子基团或阴阳离子端基基团混合物，带电端基官能团的溶剂化作用和氢键作用能使两性离子聚合物表面形成水合层。其中，两性离子聚合物聚甲基丙烯酸甜菜碱 (poly(carboxybetaine methacrylate),pCBMA)具有很强的亲水性且在单一蛋白溶液或者复合培养基中表现出非常强的抗非特异性蛋白吸附、抗细菌粘附和繁殖；还具有固定化生物分子和靶向片段多种功能化能力；除此之外， pCBMA最主要的优点在于结合药物运送系统可以达到破裂给药，这样就可以减少对系统的毒性和提高药物的利用率；且具有优良生物相容性、无毒副作用。基于pCBMA的上述优点，研究者也开发了很多应用，如多功能纳米粒子作为载药系统、基因芯片和组织支架。

发明内容