[發明專利]用于抑制β淀粉樣蛋白聚集的兩性離子聚合物?姜黃素自組裝納米粒子制備及應用

在審

• 申請號: 201710707315.3
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107617109A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 孫彥;趙光福;余林玲;董曉燕
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61K47/58
• 分類號: A61K47/58;A61K47/69;A61K31/12;A61P25/28;C08F8/14;C08F8/18;C08F120/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種用于抑制β淀粉樣蛋白聚集的兩性離子聚合物-姜黃素自組裝成納米粒子制備、表征和應用。

背景技術

阿爾茲海默癥(Alzheimer disease,AD)是一種主要在老年人中常見的進行性發展的神經退行性疾病。β-淀粉樣蛋白(amyloidβ-protein)的錯誤折疊形成纖維狀聚集被認為是AD的主要病理學特征。AD的典型病理特征包括大腦內老年斑的形成、神經元內纖維纏結(NFTs)以及神經元凋亡等。目前報道老年斑的核心成分是β-淀粉樣蛋白， Aβ是淀粉樣前體蛋白異常分解的產物，在細胞外聚集的Aβ通過多種形式對神經細胞造成損害，Aβ的兩種主要類型分別是Aβ₄₀和Aβ₄₂，其中Aβ₄₀含量較為豐富，但Aβ₄₂毒性更強。研究表明可溶性的Aβ寡聚體具有神經毒性，因此抑制Aβ聚集的寡聚體形成，能夠阻止或延遲AD的發病。

現代科學家經過研究表明Aβ的聚集依照核依賴生長過程(nucleation-dependent polymerization mechanism)， Aβ首先形成具有規則結構的核(nucleus)，然后溶液中的寡聚體就會與核相結合并進一步生長為原纖維 (protofibrils)、纖維(fibrils)。其中成核被認為是限速步驟，也正是因為如此，Aβ聚集在動力學前期呈現延遲期 (lag phase)。構象上，天然的單體Aβ表現為無規則卷曲結構，而發生聚集時，Aβ構象會逐漸轉變為β-sheet 結構，這種具有β-sheet構象的Aβ更利于淀粉樣聚集體的形成，Aβ的聚集導致了神經機能的喪失，因此在Aβ聚集的早期對其進行抑制是可行的治療手段，能夠阻止或延遲AD的發病。

目前已經開發了多種針對Aβ聚集的抑制劑，包括多酚類小分子、多肽及其衍生物和抗體抑制劑等。在這些抑制劑中，多酚類小分子抑制劑(如表沒食子兒茶素沒食子酸酯、姜黃素和巴西木素等)對Aβ的聚集具有一定的優點，如：體外實驗效果顯著、與Aβ的結合作用強等。但它們生物相容性差、自身具有細胞毒性、在體內的穩定性和生物效用差等。特別是其疏水性較強、穩定性差、不能穿透血腦屏障等原因限制其應用。為解決這些不利于多酚類小分子存在的缺陷，研究人員嘗試從分子結構修飾和體內運載方式入手，改善多酚類小分子的生物相容性、水溶性、穩定性，以提高其功效。

姜黃素是一種能夠有效抑制Aβ聚集的多酚類抑制劑。姜黃素是從姜黃根莖中提取出的一種植物多酚，是姜黃中的有效成分，分子式為:C₂₁H₂₀O₆。姜黃素的結構式如下：

已被證實其具有多種藥物效用，許多研究表明，姜黃素具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化和清除自由基、降血脂以及抗動脈粥樣硬化等生理功能。而近年來，越來越多的研究人員注意到姜黃素對Aβ聚集的抑制作用，并已開展來的一系列針對姜黃素與AD之間的關聯性的研究中，研究結果表明姜黃素不僅具有抑制Aβ的聚集和降低Aβ聚集產生的毒性，而且具有解聚Aβ纖維的作用。但同時發現，姜黃素的疏水特性會造成其低水溶性和不易被組織吸收；此外，姜黃素在堿性條件下易降解，且對細胞具有一定的毒性，嚴重影響了它的生物利用度。為了解決這些問題，研究者利用親水性較強的兩性離子聚合物羧酸基甜菜堿修飾姜黃素，通過姜黃素修飾后的羧基甜菜堿，在水環境中可自組裝形成納米粒子，把姜黃素包在其中，從而提高了姜黃素的水溶性、穩定性以及降低了對細胞的毒性。同時得到的納米尺寸的膠束具有納米響應，可大大增強對其Aβ的抑制作用。

研究表明，由于兩性離子聚合物表面含有兩性離子基團或陰陽離子端基基團混合物，帶電端基官能團的溶劑化作用和氫鍵作用能使兩性離子聚合物表面形成水合層。其中，兩性離子聚合物聚甲基丙烯酸甜菜堿 (poly(carboxybetaine methacrylate),pCBMA)具有很強的親水性且在單一蛋白溶液或者復合培養基中表現出非常強的抗非特異性蛋白吸附、抗細菌粘附和繁殖；還具有固定化生物分子和靶向片段多種功能化能力；除此之外， pCBMA最主要的優點在于結合藥物運送系統可以達到破裂給藥，這樣就可以減少對系統的毒性和提高藥物的利用率；且具有優良生物相容性、無毒副作用。基于pCBMA的上述優點，研究者也開發了很多應用，如多功能納米粒子作為載藥系統、基因芯片和組織支架。

發明內容