[发明专利]杂化金属原位矿化的仿生纳米酶活性抗氧化药物的制备方法

说明书

本发明公开了一种杂化金属原位矿化的仿生纳米酶活性抗氧化药物的制备方法，属于生物医用材料领域。首先采用Biginelli反应合成具有细胞膜表面糖蛋白邻二醇结构结合能力的3,4‑二氢嘧啶‑2(1H)‑酮类功能单体，后与高生物相容性的甲基丙烯酰甘氨酸形成聚合物，基于聚合物两亲性在水相自组装形成纳米囊泡，进一步通过囊泡上羧基位原位矿化生长铈锆杂化纳米粒，构筑了一种仿生纳米酶活性抗氧化药物。该制备方法简便、条件温和、易于控制，所制备的纳米酶活性抗氧化剂尺寸均一、水溶性好、稳定性高，可有效模拟体内生物抗氧化酶清除活性氧自由基，缓解氧化应激和炎症反应，且纳米囊泡可作为药物递送载体，为感染、自身免疫病及代谢综合征等炎症性疾病治疗提供借鉴。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，更具体地涉及一种利用羧基与金属离子配位作用原位矿化在水相简便制备铈锆杂化金属纳米颗粒修饰的仿生纳米酶活性抗氧化药物的方法。

背景技术

氧化应激是炎症的主要推动者，抗氧化治疗已成为治疗炎症性疾病的关键策略。相比于小分子抗氧化药物，纳米抗氧化剂具有作用机制广泛及生理条件稳定等优点。其中氧化铈纳米颗粒能有效模拟超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等生理抗氧化酶活性，被认为是潜在的治疗炎症性疾病的重要抗氧化剂。然而，常规制备氧化铈纳米颗粒需要高温、高压等极为苛刻的条件，制备过程中的有机溶剂介质的潜在毒性给临床应用的安全性带来了挑战。因此，发展制备条件温和、生物相容性良好及抗氧化活性更强的纳米抗氧化药物是目前需要重点解决的问题。

由于氧化铈纳米颗粒表面特殊的Ce³⁺/Ce⁴⁺混合氧化态结构，活性氧自由基可在氧化铈纳米粒子的催化下被有效清除。氧化铈纳米颗粒抗氧化活性由多种因素决定。首先，颗粒尺寸是影响催化效果的关键因素之一，因为较小尺寸纳米颗粒具有较高的比表面积，更有利于抗氧化活性的增强。其次，纳米颗粒表面Ce³⁺与Ce⁴⁺的比例也非常重要。Ce³⁺位点通过模拟超氧化物歧化酶活性去除超氧阴离子，通过氧化还原反应去除羟基自由基，而Ce⁴⁺位点通过模拟过氧化氢酶活性清除过氧化氢。在制备纳米颗粒过程中获得高比例的Ce³⁺对治疗炎症相关疾病很重要，因为超氧阴离子和羟基自由基与炎症反应和细胞死亡直接相关。同样，从Ce⁴⁺到Ce³⁺的再生速率也至关重要，其中一种改进策略是向反应过程中掺杂其他金属离子，影响氧化铈纳米粒子的氧化状态，提高Ce³⁺/Ce⁴⁺的比例以及它们之间的转换速率，从而增加氧化铈纳米粒子清除活性氧自由基的催化性能。因此，本专利采用一种“绿色”的水基合成方法，通过疏水作用使具有细胞膜表面糖蛋白邻二醇结构结合能力的两亲性聚合物在水相中自组装形成纳米囊泡，然后利用纳米囊泡表面羧基与金属离子配位作用原位矿化，在水相中简便制备铈锆杂化金属纳米颗粒修饰的仿生纳米酶活性抗氧化药物。该“绿色”制备方法一方面能避免有机溶剂介质带来的细胞毒性作用；同时通过掺杂Zr⁴⁺离子能使Ce³⁺/Ce⁴⁺的比例提高，且增加Ce³⁺/Ce⁴⁺之间的转换速率；再者，囊泡表面生长的小尺寸杂化金属纳米粒子，拥有较高的比表面积。上述制备方法的突破使所开发的纳米抗氧化药物的仿生纳米酶活性显著提升，同时，纳米囊泡可用做小分子药物载体，对感染、自身免疫病及代谢综合征等多种炎症性疾病的纳米药物开发提供了新的思路。

发明内容

目前基于氧化铈纳米颗粒的抗氧化剂往往存在制备条件苛刻、抗氧化活性不足以及生物相容性差等问题。本发明旨在克服现有技术存在的不足，提供采用一种利用羧基与金属离子配位作用原位矿化在水相简便制备铈锆杂化金属纳米颗粒修饰的仿生纳米酶抗氧化药物的方法，通过疏水作用使具有细胞膜表面糖蛋白邻二醇结构结合能力的聚合物在水相中自组装形成纳米囊泡，同时在羧基部位原位矿化生长铈锆杂化纳米颗粒，获得有利于细胞内化、抗氧化活性增强的仿生纳米酶活性抗氧化剂。

本发明的技术方案