CN105848686A

CN105848686A - 用于调节受体和离子通道的位置特异性亚型的纳米结构轭合物

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Publication number: CN105848686A
Application number: CN201480071511.0A
Authority: CN
Inventors: 埃琳娜·莫洛卡诺瓦; 亚历克斯·萨夫钦科; 加里·布朗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2016-08-10
Also published as: CN113813401A; EP3065782A1; EP3065782B1; WO2015069669A1; JP6634626B2; US20160271271A1; EP3065782A4; EP3065782B8; JP2017502078A

Abstract

在此描述了纳米结构轭合物、用于制备它们的方法以及用于使用它们的方法。这些纳米结构轭合物适用于抑制、激活并且调节突触外受体和离子通道，并且适用于治疗各种医学病状以及其他有吸引力的用途。

Description

用于调节受体和离子通道的位置特异性亚型的纳米结构轭合物

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月5日提交的美国专利申请序列号61,962,335的优先权，该申请的内容通过引用以其整体结合在此。

背景技术

谷氨酸盐是大脑中的主要兴奋性神经递质。为了提供一种对于谷氨酸盐介导的神经元间通信的可靠且快速的传输，神经元具有严格几何构型的复杂特殊结构。称为突触的这些结构经由以下各项来负责将突触前信号转换为突触后神经元中的生物化学和电学下游事件：a)响应于到达突触前末梢的动作电位而将一定量的神经递质分子直接释放到突触间隙、b)对应地激活突触后末梢上的特异性神经递质门控受体、以及c)通过特殊转运体进行再摄取来从间隙体积内快速去除神经递质分子以为下一个突触前信号做准备。突触间隙(突触前神经元与突触后神经元之间的空间)的狭窄开口和小体积有助于通过提供对突触神经递质浓度的控制来使突触传递效率最大化。例如，在常见兴奋性突触处的突触间隙具有约25±5nm的平均宽度。

谷氨酸盐通过结合并且激活一组跨膜受体(所谓的谷氨酸受体)来触发多个信号传导途径。这些受体在对于正常大脑功能很重要的许多生理过程中起重要作用，这些正常大脑功能包括兴奋性谷氨酸能神经传递、发育可塑性以及高级认知功能诸如记忆获取、保存和学习。谷氨酸受体的亚活化(hypoactivation)或超活化涉及许多神经学和精神病学病状，诸如神经变性、中风、疼痛、癫痫、精神分裂症以及抑郁。

谷氨酸受体存在于突触内部和外部(分别为突触位置和突触外位置)。由于在大脑发育过程中且响应于神经元活动发生的进出突触的受体运输(横向受体移动性)导致谷氨酸受体的突触分布与突触外分布发生改变，因此谷氨酸受体的位置不是固定的。突触谷氨酸受体由突触间隙释放的谷氨酸盐进行激活，这由于谷氨酸盐在突触间隙中存在的相位性质而介导数字信号信息处理。在另一方面，突触外谷氨酸受体由环境谷氨酸盐进行激活，这通过帮助动态调节神经元输出、发射模式和神经传递的增益控制来确保信号整合并且确定神经元网络的整体兴奋性。由于缺乏用于控制突触外部的谷氨酸盐浓度的空间约束机制，突触外受体可以持续长时间段强力地调节神经元的生物化学信号传导和电信号传导。存在造成突触外部谷氨酸盐环境浓度增加的几种机制，包括a)递质从突触溢出(尤其在高频发射过程中或当再摄取转运体受到影响时)、b)反向运行递质转运体导致其释放而不是再摄取、c)递质从胶质细胞或神经元轴突的突触外膨体释放。

谷氨酸受体根据它们的结构和作为离子型和代谢型谷氨酸受体的下游激活路径来分类。离子型谷氨酸受体属于配体门控离子通道家族：它们的通道孔响应于谷氨酸盐的结合而打开，从而允许阳离子流入，进而导致细胞膜去极化并且生成下游电信号。离子型谷氨酸受体存在根据其优选激动剂分类的三种药理学上不同的类型：α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸(AMPA)、N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)和红藻氨酸。代谢型谷氨酸受体(在三个组中的八个不同类型)属于G蛋白偶联受体的家族，该G蛋白偶联受体在结合谷氨酸盐时触发G蛋白亚基的激活，从而能够随后调节不同效应分子(诸如酶、离子通道和转录因子)的功能。

由于其对于钙离子的渗透性和其功能活动对于细胞膜电位的相关性，NMDA受体(NMDAR)专门定位来在许多生理过程中起中心作用。由于NMDAR被公认为是介导谷氨酸盐诱导的兴奋性神经毒性的重要受体，NMDAR还参与许多病理过程。确切地说，发现NMDAR的超活化与许多急性和慢性神经病症相关联，诸如脑缺血、创伤性脑损伤、癫痫、阿耳茨海默病、帕金森氏病以及亨廷顿氏病、HIV相关性神经认知障碍和肌萎缩性侧索硬化。NMDAR的亚活化经由大脑重要区域中的兴奋性(胆碱能/谷氨酸能)投射的去抑制机制来参与神经发育障碍，特别是精神分裂症。

NMDAR长期以来被认为是重要的治疗靶标，并且几种NMDAR拮抗剂已经过测试来评估其神经保护能力。完成试验的药物包括谷氨酸位点的拮抗剂(塞福太)和甘氨酸位点的拮抗剂(加维斯替奈)、离子通道位点的拮抗剂(阿替加奈)以及NR2B亚基选择性拮抗剂(曲索罗地)。不幸的是，实际上所有NMDAR拮抗剂表现出从拟精神病症状到运动损伤范围内的显著副作用，并且因此，在临床研究过程中淘汰。显然，这些副作用起源是因为除抑制病理活动之外NMDAR拮抗剂还阻断生理活动，从而打断正常的突触信号发送并且不利地影响正常的大脑功能。因此，神经科学界中目前的共识是，为了成为临床上可容忍和药理学有效的，NMDAR拮抗剂的作用应当被高度区别：仅阻断过度的病理活动同时保留正常突触活动。

最新成果表明，在不同亚细胞位置处的NMDAR可以对神经元命运具有不同的作用且有时具有相反的作用。即，生理突触活动是由具有高度调节的谷氨酸浓度的功能性突触中的突触性NMDAR(sNMDAR)支持，而病理活动是由突触外部的高环境谷氨酸盐浓度和突触外NMDAR(eNMDAR)的随后激活而导致。通常，sNMDAR的生理激活倾向于经由多个途径的接合而受到神经保护，这些途径增强抗氧化防御系统、至cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的核信号传导，以及由细胞外信号调节激酶(ERKl/2)进行的信号传导。此外，内在凋亡途径下调。与此相反，eNMDAR活动可以通过关闭促存活途径、激活突触损伤和促凋亡分子、增强神经元COX-2表达并介导tau蛋白依赖性神经变性来启动信号级联放大，从而导致神经元损伤。

关于缺血性脑损伤的最新研究已表明，eNMDAR活动抑制神经保护途径并且触发神经元损伤，而生理sNMDA活动通常刺激神经保护转录和抗氧化途径。对于若干神经退行性障碍诸如亨廷顿氏病和AD，一个类似的模式正在形成。因此，可以调节eNMDAR的药物将影响病理活动而不是生理活动，因此提供无副作用的治疗效果。

发明内容

在一个实施例中，一种纳米结构轭合物可以包含连接到至少一个调节剂化合物上的至少一个纳米结构，该调节剂化合物靶向突触外位置处的膜蛋白。在另一个实施例中，该调节剂化合物是一种NMDA调节剂。在一个实施例中，该调节剂化合物是一种金刚烷化合物。

在另一个实施例中，一种制备纳米结构轭合物的方法可以包括将至少一个纳米结构连接到至少一个金刚烷化合物上。在一个实施例中，将一个纳米结构连接到至少一个NMDA调节剂上。

在另一个实施例中，一种抑制突触外蛋白的方法可以包括使突触外蛋白与具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径的纳米结构轭合物接触。在一个实施例中，突触外蛋白是谷氨酸受体、甘氨酸受体、GABA受体、胆碱能受体、阿片样物质受体、肾上腺素能受体、多巴胺能受体、5-羟色胺受体、组胺受体、神经递质转运体、钙离子通道、钾离子通道、钠离子通道、或氯离子通道。在一个实施例中，谷氨酸受体是一种NMDA受体。在另一个实施例中，纳米结构轭合物具有约5nm至约150nm、或约20nm至约40nm的平均流体动力学直径。

另一种抑制突触外蛋白的方法可以包括使突触外蛋白与具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径的拮抗剂结接触，其中该拮抗剂不抑制突触蛋白。在一个实施例中，拮抗剂具有约5nm至约150nm的平均流体动力学直径。在另一个实施例中，拮抗剂具有约20nm至约40nm的平均流体动力学直径。

一种治疗患有医学病状的动物的方法可以包括向该动物给予一种纳米结构轭合物，该纳米结构轭合物包含连接到至少一个调节剂化合物上的至少一个纳米结构；其中该医学病状是各种病理学病状中的任一种病状，包括但不限于阿耳茨海默病：帕金森氏病；肌萎缩性侧索硬化；亨廷顿氏病；化疗诱导型神经病变；年龄相关性大脑功能障碍；唐氏综合征；孤独症；阿斯伯格综合征；雷特氏综合征；脆性X染色体综合征；科尔萨科夫氏病；脑性瘫痪；癫痫和其他癫痫发作病；情感障碍；睡眠障碍；创伤性脑损伤、脑病和其他创伤相关性损伤或疾病；精神分裂症和其他精神性失常；疼痛、神经性疼痛、痛觉过敏和伤害感受失调；成瘾病症；多发性硬化症和其他自身免疫性疾病。该病状还可以是局部缺血；神经元再灌注损伤；神经元创伤或出血；神经元感染；中风；神经元暴露于毒性物质；青光眼和其他眼病；催吐病症和病状；由大脑放射治疗导致的副作用；血管性痴呆，或HIV相关性痴呆。在一个实施例中，该调节剂化合物是一种金刚烷化合物。

另一种治疗患有医学病状的动物的方法可以包括向该动物给予一种具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径的NMDA拮抗剂。在一个实施例中，NMDA拮抗剂具有约5nm至约150nm或约20nm至约40nm的平均流体动力学直径。

附图说明

图1示出一种用于合理设计能够选择性或排他性调节eNMDAR而不影响sNMDAR的药理学活性的纳米结构的策略。此策略是基于NMDA调节剂分子大小与访问特定亚细胞位置的容易性之间的空间错配。确切地说，大于突触间隙宽度的化学结构将不能够访问位于突触内部的受体，但是将能够与位于其他位置的受体相互作用。

图2示出一种纳米结构轭合物的实例性制备。将柠檬酸金纳米颗粒(NP)与3kDa HS-PEG-R接头反应。然后将此NP接头中间体与美金刚反应，使用EDC/NHA将金(Au)NP连接到美金刚(Mem)分子上，以通过美金刚伯氨基团形成一个酰胺键。(B)透射电子显微术示出13nm的Au纤芯直径，比例尺为20nm。(C)Au-Mem纳米结构的动态光散射，Z平均值35nm。

图3示出共轭至Au NP的美金刚保留其关于NMDA受体的活性药理特性。在Au-Mem纳米结构轭合物存在下，阻断由200μM NMDA和20μM甘氨酸的共同应用触发的NMDA电流(图3A)。同时，与药理学惰性分子(诸如PEG聚合物(图3B)或葡糖胺分子(图3C))共轭而不是与美金刚共轭的Au NP对NMDAR介导的电流没有影响。在1μM河豚毒素(TTX)存在下进行记录。灰色框表示NMDA应用，而黑色框表示上述化合物的应用。

图4示出Au-美金刚纳米结构轭合物对大脑皮层神经元中的自发性突触活动的抑制作用的缺乏。NMDA受体介导此突触活动，并且应用游离(非共轭)美金刚可以几乎完全抑制它(图4A)。同时，连接到Au NP上的美金刚(Au-Mem)对于突触活动没有影响(图4B)。示出在游离美金刚分子和Au-Mem存在下NMDA受体介导型sEPSC的电荷转移分析(图4C)、频率分析(图4D)和振幅分析(图4E)。在不存在用于相同细胞的任何药物治疗下，将数据归一化为其对照值。将数据表示为平均值±SEM(在所有情况下n≥4个细胞)；*，P<0.01(对原始数据的配对t-检验)。

图5示出Au-Mem纳米结构轭合物通过海马趾切片中的Aβ寡聚体来防止树突棘损失。在10μM美金刚或50nM Au-Mem存在或不存在下，将来自YFP转基因小鼠的海马神经元暴露于对照媒介或合成的Aβ1-42(500nM寡聚体)中10天。将数据表示为平均值±SEM(在所有情况下n≥4个细胞)；*，P<0.01(对原始数据的配对t-检验)。

具体实施方式

本披露不局限于所描述的特定系统、装置和方法，因为这些可以变化。在本说明书中所使用的术语用于以下目的：仅描述具体版本或实施例并且不旨在限制本范围。

除其他事项之外，本披露提出纳米结构轭合物、制备纳米结构轭合物的方法、抑制包括NMDA受体的突触外蛋白的方法，以及治疗患有医学病状的动物的方法。一种通用设计策略在图1中示出。

在一个实施例中，一种纳米结构轭合物可以包含连接到至少一个调节剂化合物上的至少一个纳米结构。在另一个实施例中，调节剂化合物是一种金刚烷化合物。在另一个实施例中，调节剂化合物是一种NMDA拮抗剂。

纳米结构通常可以是任何类型的纳米结构。在一个实施例中，纳米结构通常可以是任何类型的纳米颗粒。纳米颗粒的实例包括金属纳米颗粒，诸如金纳米颗粒、银纳米颗粒和铁纳米颗粒。其他实例包括半导体纳米颗粒、核-壳纳米颗粒、具有聚合物壳的无机核，或具有聚合物壳的有机核。可替代地，纳米颗粒可以是一种有机纳米颗粒，诸如交联聚合物、水凝胶聚合物、生物可降解聚合物、聚交酯(PLA)、聚乙交酯(PGA)、聚己酸内酯(PCL)、共聚物、多糖类、淀粉、纤维素、壳聚糖、聚羟基烷酸酯(PHA)、PHB、PHV或其组合。

金刚烷化合物通常可以是任何金刚烷化合物。金刚烷化合物是基于一种以扶手椅构型安排的四个相连环己烷环的核心结构。金刚烷具有C₁₀H₁₆的化学结构。美金刚是一种具有化学名称3,5-二甲基金刚烷-1-胺的金刚烷化合物。美金刚可以是通过其伯氨基团容易地共轭或连接到其他部分上。美金刚被销售用于治疗阿耳茨海默病和痴呆。金刚乙胺是可以通过其伯氨基团容易地共轭或连接到其他部分上的另一种金刚烷化合物。金刚乙胺具有化学名称(RS)-1-(1-金刚烷基)乙胺。

NMDA拮抗剂通常可以是任何类型的NMDA拮抗剂，包括但不限于APV(R-2-氨基-5-膦酰戊酸)、AP7(2-氨基-7-膦酰庚酸)、阿托西汀、金刚胺、AZD6765、CPPene(3-[(R)-2-羧基哌嗪-4-基]-丙基-2-烯基-l-膦酸)、德芦西明、右奥沙屈、烯丙右吗喃(Dextrallorphan)、右美沙芬、右啡烷、Diphenidine、地佐环平、依利罗地、乙环利定、乙苯恶啶、加环利定、HU-211、伊博格碱、氯胺酮、Methoxetamine、麦索克斯啶(Methoxydine)、尼拉密山(Neramexane)、苯环利定、咯环利定、替诺环定、替来他明、瑞马西胺、瑞马西胺、钩藤碱、塞福太。

纳米结构可以是直接连接到调节剂化合物上，或可以是通过一个接头间接连接。该连接可以典型地是共价的，但非共价连接也是可能的。该接头通常可以是任何类型的接头并且可以具有任何长度。接头的一个实例是聚乙二醇(PEG)。其他接头包括聚乳酸(PLA)、聚(亚烷基二醇)、聚(乙氧基化多元醇)、聚(烯烃醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(羟烷基甲基丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸羟烷酯)、聚(糖)、聚(α-羟基酸)、聚(乙烯醇)、聚磷腈、聚噁唑啉、聚(N-丙烯酰吗啉)、聚(丙烯酸)、羧甲基纤维素、透明质酸、羟丙基甲基纤维素以及其共聚物、三元共聚物和混合物。接头通常可以是任何几何形状或形式，诸如线性形式(例如，烷氧基PEG或双官能团PEG)、分支或多臂形式(例如，叉状PEG或附接到多元醇核心上的PEG)、侧链PEG，或其中具有可降解键的PEG。在一个实施例中，接头是一种线性接头。

调节剂化合物可以是通常通过任何类型的键来连接到纳米结构或接头上。键的实例包括醚键、酯键、酰胺键、烯键、炔键或其组合。其他实例包括杂原子、-亚烷基-、-O-亚烷基-O-、-亚烷基-O-亚烷基-、-芳基-O-、-O-芳基-、(-O-亚烷基-)_m、(-亚烷基-O-)_m键(其中m是1-1000)、硫醚、亚胺、二硫化物、金属-有机键、螯合作用、离子键、静电键、氢键或其组合。

纳米结构轭合物通常可以含有连接到每个纳米结构上的任何数目的调节剂化合物。一个实例是约5至约200个调节剂化合物连接到每个纳米结构上。具体实例是约5、约6、约7、约8、约9、约10、约20、约30、约40、约50、约60、约70、约80、约90、约100、约110、约120、约130、约140、约150、约160、约170、约180、约190、约200，以及这些值中任意两个值之间的范围(包括端点)，或高于这些值中任意一个值的范围。

纳米结构轭合物通常可以具有任何平均流体动力学直径。在一个实施例中，平均流体动力学直径是至少约5nm。在另一个实施例中，平均流体动力学直径等于或小约150nm。在另一个实施例中，平均流体动力学直径是约5nm至约150nm或约20nm至约40nm。流体动力学直径的具体实例包括约5nm、约10nm、约25nm、约50nm、约75nm、约100nm、约125nm、约150nm，以及这些值中任意两个值之间的范围(包括端点)。在一些实施例中，纳米结构轭合物可以具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径。在其他实施例中，纳米结构轭合物可以具有约5nm至约150nm或约20nm至约40nm的至少一个流体动力学尺寸大小。

一个附加实施例涉及制备上述纳米结构轭合物的方法，这些方法包括将至少一个纳米结构连接到至少一个调节剂化合物上。在一些实施例中，该连接可以包括在纳米结构与调节剂化合物之间形成一个共价键。在其他实施例中，该连接可以包括在纳米结构与接头之间形成一个共价键，并且在接头与调节剂化合物之间形成一个共价键。

另一个实施例涉及抑制突触外蛋白的方法，这些方法包括使突触外蛋白与具有约5nm至约150nm或约20nm至约40nm的平均流体动力学直径的纳米结构轭合物接触。在一些实施例中，纳米结构轭合物可以具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径。在一些实施例中，纳米结构轭合物不抑制突触蛋白。纳米结构轭合物通常可以是任何上述纳米结构轭合物。在一个实施例中，突触外蛋白可以是一种NMDA受体。

抑制突触外蛋白的其他方法可以包括使突触外蛋白与其具有约5nm至约150nm或约20nm至约40nm的平均流体动力学直径的拮抗剂接触。在一些实施例中，拮抗剂不抑制突触蛋白。在一个实施例中，突触外蛋白可以是一种NMDA受体。

另一个实施例涉及治疗患有医学病状的动物的方法，该方法包括：向该动物给予一种纳米结构轭合物，该纳米结构轭合物包含连接到至少一个调节剂化合物上的至少一个纳米结构；其中该医学病状是各种病理学病状中的任一种病状，包括但不限于，阿耳茨海默病：帕金森氏病；肌萎缩性侧索硬化；亨廷顿氏病；化疗诱导型神经病变；年龄相关性大脑功能障碍；唐氏综合征；孤独症；阿斯伯格综合征；雷特氏综合征；脆性X染色体综合征；科尔萨科夫氏病；脑性瘫痪；癫痫和其他癫痫发作病；情感障碍；睡眠障碍；创伤性脑损伤、脑病和其他创伤相关性损伤或疾病；精神分裂症和其他精神性失常；疼痛、神经性疼痛、痛觉过敏和伤害感受失调；成瘾病症；多发性硬化症和其他自身免疫性疾病。该病状还可以是局部缺血；神经元再灌注损伤；神经元创伤或出血；神经元感染；中风；神经元暴露于毒性物质；青光眼和其他眼病；催吐病症和病状；由大脑放射治疗导致的副作用；血管性痴呆，或HIV相关性痴呆。纳米结构轭合物通常可以是任何上述纳米结构轭合物。该动物通常可以是任何动物。动物的实例包括哺乳动物、灵长类动物、人类、狗、猫、小鼠、大鼠、母牛、马以及猪。纳米结构轭合物通常可以任何有效方式递送。给予方法的实例包括鼻内递送、腹膜内递送、间质递送、脑内、鞘内、经颅、硬膜外、经由大脑淋巴、玻璃体内、经耳、通过吸入、静脉内药物递送或其组合。

另一个实施例涉及治疗患有医学病状的动物的方法，该方法包括：向该动物给予一种具有约5nm至约150nm或约20nm至约40nm的平均流体动力学直径的NMDA拮抗剂；其中该医学病状是各种病理学病状中的任一种病状。

另一个实施例涉及治疗患有医学病状的动物的方法，该方法包括：向该动物给予一种纳米结构轭合物，该纳米结构轭合物包含连接到至少一种调节剂化合物上的至少一个纳米结构，具有约5nm至约150nm或约20nm至约40nm的平均流体动力学直径；其中该医学病状是各种病理学病状中的任一种病状。

实例

实例1：化学合成

通过用柠檬酸盐还原氯金酸(HAuCL₄)；比利时赫尔的爱克龙有机产品公司(Acros Organics))来合成金NP。简言之，用500mL另外的水稀释10mLMilli-Q(18.2Ohm)水中的197mg HAuCU并且将其加热至剧烈沸腾。快速添加50mL 13.7mg/mL三水合柠檬酸钠(美国密苏里州圣路易斯市的西格马公司(Sigma St.Louis,MO,USA))并且继续煮沸30分钟。将在520nm处具有吸收峰的所得Au NP溶液冷却至室温。通过标称摩尔比为4:1的甲氧基:羧酸酯用甲氧基或羧酸酯封端的硫醇改性的PEG的混合物来置换柠檬酸盐壳。使用在520nm处的等离子体激元峰，通过等分试样的吸光度测量值来表征合成产率。使用1.97x 10⁸M^-1cm^-1的消光系数来计算Au NP的浓度。为了确定它们的直径，通过将稀释的水溶液沉积到碳涂层网格上，随后进行毛细作用并且在氮气流中干燥，经由透射电子显微术(TEM)来分析至少50个Au NP。

实例2：共轭

用95％乙醇以24mg/mL制备2kDa的HS-PEG-COOH(德国图宾根拉普聚合物公司(Rapp Polymere；Tuebingen,Germany))，并且以9mg/mL制备3kDa的HS-PEG-OCH₃(拉普聚合物公司)。各取400μL进行预混合并且与100mL柠檬酸金组合，进行图1中的反应(i)。第二天，使用具有100kDa分子量截留的艾美康恩(Amicon)离心过滤器将PEG涂覆的Au NP从游离配体中纯化(用0.1X PBS洗涤)并且浓缩至2mL(520nm处的200光学密度(O.D.))。随后进行药物分子的EDC偶联。将美金刚HCl、金刚胺HCl、葡糖胺、氨基-PEG-OCH₃MW 750(美国密苏里州圣路易斯市的西格马公司)各自溶解在2-(N-吗啉代)乙磺酸缓冲液(MES，0.1M，用NaOH调至pH 4.3)中。葡糖胺由于其相似大小和用于附接的官能团以及可能由不同类别的受体识别而得到使用。

将100μL EDC(在MES中30mg/mL)添加至300μL Au NP并且温育2分钟。然后添加100μL在MES中的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)。5分钟后，将100μL胺类药物(在水中70mM)组合并且偶联进行1小时。为了升高pH并且加速反应，添加25μL碳酸盐缓冲液(7.5％溶液，pH 9.3；美国纽约市格兰岛吉毕科公司(Gibco；Grand Island,NY,USA))。1小时后，添加各50μL多的EDC和NHS溶液并且温育过夜。在21000转速下将Au NP产物沉淀两次并且用IX PBS(含有浓度为0.005％w/w的吐温20)洗涤，并且在4℃下存储过夜。第二天，使用20kDa Slide-a-Lyzer(美国伊利诺斯州洛克福特的皮尔斯公司(Pierce；Rockford,IL,USA))在IX PBS(无吐温20)中进行广泛的透析，其中经过48小时更换三次缓冲液。将Au NP产物以DPBS(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆海克隆公司(Hyclone；Waltham,MA,USA))稀释到27至200O.D.并且过滤(0.22μm；美国马萨诸塞州比勒利卡密理博公司(Millipore；Billerica,MA,USA))。

使用Zetasizer Nano(英国伍斯特郡马尔文的马尔文仪器公司(MalvernInstruments；Malvern,Worcestershire,UK))进行动态光散射(DLS)。将一个Au-PEG-美金刚样品稀释在磷酸盐缓冲盐水(美国纽约市格兰岛吉毕科公司)中。Z平均流体动力学半径通过软件指示。在无菌过滤并且在4℃下存储在密封埃彭道夫管后，Au-Mem溶液稳定至少几个月。容器壁上的轻微沉降和吸附可以通过简单的超声处理来逆转。

为了量化能够附接至12-nm Au NP的近似分子数目，使用硫醇-PEG-胺(3kDa，拉普聚合物公司)代替硫醇-PEG-羧酸酯。不是使金-COOH反应，而是将金-NH2与胺活性染料俄勒冈绿488琥珀酰亚胺基酯(OR488，生命科技公司(Life Technologies))反应。在将OR488共轭至Au NP来代替药物并且纯化最终产物后，使用二硫苏糖醇置换染料分子，并且通过荧光强度的测量值来表征其数目。

通过在21000转速下离心Au-Mem来去除游离美金刚，然后再分散在PBS中，并且在几个循环之间转移到新管中。以至少50倍的纯化因子进行最少五个循环，该纯化因子由初始体积除以移除上清液后的体积而得到。最终产物据估计具有小于20nM的游离美金刚浓度。

实例3：细胞培养

由El 6新生大鼠制得原代大脑皮层培养物并且在12-mm玻璃盖玻片上生长。简言之，从1至2天大的大鼠切下皮质并且进行酶处理(木瓜蛋白酶，200U/ml；30分钟，37℃)。在极限必需培养基(MEM；美国纽约市格兰岛吉毕科公司)中机械离解后，将细胞铺在培养瓶中并且在37℃下在湿润的5％CO₂/95％空气气氛下生长。

实例4：电生理记录

从在体外14天后的神经元进行全细胞电压钳记录。细胞外溶液包含：135mM NaCl、2.5mM KCl、2mM CaCl₂、0-0.01mM MgCl₂、1mM NaHCO₃、0.34mM Na₂HPO₄、0.44mM KH₂PO₄、20mM葡萄糖、10mM Hepes，pH 7.4。具有4-7MΩ最终端阻力的贴片电极填充有一种含有以下各项(以mM计)的溶液：120mM CsCl、20mM氯化四乙铵(TEA-Cl)、10mM Hepes、2.25mM EGTA、1mM CaCl₂、2mM MgCl₂、0.001mM鬼笔环肽，pH 7.4。使用pCLAMP 10软件(美国加州森尼维尔市的美谷分子仪器公司(Molecular Devices；Sunnyvale,CA,USA))进行数据采集和分析。在室温下使用Axopatch 200B放大器(美国加州森尼维尔市的美谷分子仪器公司)以-70mV保持电位来进行所有的记录。在10-20kHz下数字采样电流并且在2-5kHz下过滤。

使用Digidata 1322界面和pClamp 10.1软件来获取电流。所有记录均在室温下在-70mV保持电位下进行。细胞外溶液含有以下各项：137mM NaCl、1mMNaHCO₃、0.34mM Na₂HPO₄、5.36mM KCl、0.44mM KH₂PO₄、3mM CaCl₂、5mM HEPES、22.2mM葡萄糖、0.01mM甘氨酸以及0.003mM马钱子碱，pH调节至7.2。细胞内溶液含有以下各项：120mM CsCl、20mM氯化四乙铵、10mM HEPES、2.25mM EGTA、1mM CaCl₂、2mM MgCl₂、4mM MgATP、0.3mMGTP以及10mM磷酸肌酸，pH调节至7.2。

使用Digidata 1322界面和pClamp 10.1软件来获取电流。所有记录均在室温下在-70mV保持电位下进行。细胞外溶液含有137mM NaCl、1mM NaHCO₃、0.34mM Na₂HPO₄、5.36mM KCl、0.44mM KH₂P0₄、3mM CaCl₂、5mM HEPES、22.2mM葡萄糖、0.01mM甘氨酸以及0.003mM马钱子碱，pH调节至7.2。细胞内溶液含有120mM CsCl、20mM氯化四乙铵、10mM HEPES、2.25mMEGTA、1mM CaCl₂、2mM MgCl₂、4mM MgATP、0.3mM GTP以及10mM磷酸肌酸，pH调节至7.2。

自发性NMDAR介导型sEPSC通常表现为突发，其中每个突发由多个EPSC组成。因此，总“电荷转移”可以用作NMDAR介导型sEPSC的大小的指示物，因为此参数含有关于振幅和频率的信息。为了进行NMDAR介导型sEPSC的分析，首先，排除sEPSC的初始瞬态分量。此分量表示Na⁺和/或AMPA介导的电流，并且可以使用时间间隔方法容易地分离。然后，测定每个NMDAR介导型sEPSC从第一个NMDAR介导型sEPSC的峰开始并且继续到基线的电荷转移值，在大多数分析的sEPSC中这耗时约2秒。随后地，将针对每个条件的单个突发过程中转移的电荷总量归一化为用于相同细胞的对照值。此外，在约100秒的记录时间过程中针对每种实验条件计算NMDAR介导型sEPSC的频率和振幅。通过对每个突发中的最大NMDA介导的电流的振幅取平均值来计算平均振幅。为了检验在平衡下的自发性突触活动，从分析中排除每种药物应用的初始10秒。针对每个细胞进行所有参数的归一化以便抵消神经元之间的实验变数。将数据表示为平均值±SEM，并且使用学生t-检验(Student′s t-test)进行成对比较，以确定统计显著性。

实例5：统计分析

将数据表示为平均值±SEM。当适合时，使用单向ANOVA并使用斯图登特-纽曼-柯尔斯(Student-Newman-Keuls)(SNK)事后检验来解释结果。用学生t-检验来评估基因型/治疗之间的成对比较。差异被认为是统计学上显著的，P<0.05。

实例6：树突棘分析

使用接口方法将Thyl-YFPH转基因小鼠(8-10天大)用于制备器官型海马趾切片。在异氟烷麻醉下切下大脑，并且在含有以下各项的冰冷解剖缓冲液中收集350μm厚的海马趾切片：212mM蔗糖；3mM KCl；5mM MgCl₂；0.5mMCaCl₂；1mM NaH₂PO₄；26mM NaHCO₃；以及10mM D-葡萄糖。将解剖缓冲液用95％v/v O₂/5％v/v CO₂鼓泡。将切片转移到Millicell细胞培养插入物(美国马萨诸塞州比勒利卡密理博公司)上并且将其放置在含有以下各项的培养基1中：伊格尔极限必需培养基[50％(v/v)]、马血清[25％(v/v)]、伊格尔平衡盐溶液[18％(v/v)]、D-葡萄糖(32-35mM)、Hepes(25mM)、谷氨酰胺(2mM)、两性霉素B(2.5μg/mL)以及硫酸链霉素(100μg/mL)。在24小时后，将培养基更换成具有相似组成但含有较低浓度马血清[5％(v/v)]的培养基2，并且然后每2-3天替换一次。将切片暴露于含有500nM寡聚体、10μM美金刚或50nMAu-Mem的低聚化Aβ1-42肽中10天，相应地用每种培养基替换液进行补充。如下评估树突棘密度：将切片固定在4％多聚甲醛中，并且使用SlideBook软件通过去褶合显微术来获取YFP表达细胞的图像。对于YFP表达神经元(对于每种条件n>5)，随机选择至少30μm长的两个不同的二级或三级树突领域并且使用SlideBook软件进行分析。

实例7：用于选择性抑制eNMDAR的混合纳米结构

选择美金刚用作一种NMDAR拮抗剂并且出于“膨胀”NMDA拮抗剂的目的使用12-nm Au NP。美金刚经由聚乙二醇(PEG)接头附接到Au NP上(图2)。

用于将美金刚附接到Au NP上的第一种方法：将一种甲氧基封端的PEG硫醇和羧酸封端的PEG硫醇的混合物固定在Au核心上，随后将美金刚(Mem)的伯胺酰胺偶联到PEG的羧酸酯基团上。用于将美金刚附接到Au NP上的第二种方法：将美金刚-PEG-硫醇直接偶联到Au NP上，其中甲氧基封端的PEG硫醇用作填料。通过改变美金刚携带的PEG分子与甲氧基封端的PEG硫醇的比率可以改变一个NP上的美金刚分子数目。例如，对于1:4比率，据估计Au-Mem携带大约50个美金刚分子。所得的Au-PEG-美金刚纳米结构具有35nm的流体动力学半径，如通过动态光散射测量所确定的。

实例8：药理作用的确认

为了评估它们的药理学特性，使用膜片钳全细胞记录在大脑皮层神经元中评估Au-Mem对NMDAR介导的电流的影响。当在缺乏NMDA下应用时，10nMAu-Mem对随后引发的NMDA电流无影响，这表明Au-Mem不与闭合的NMDAR相互作用。当在饱和浓度(200μM)的NMDA存在下应用时，Au-Mem(100nM)阻断62.55±9.72％(n＝15)NMDA介导的离子电流(图3A)。在相同的实验条件下，50nM的Au-葡糖胺和Au-PEG对NMDAR无影响(n＝5)(图3B、图3C)。这些结果通过成像实验(n＝5)在多于500个神经元中得到确认，这些成像实验监测由于应用NMDA和上述纳米结构轭合物而引起的钙流入变化。这些发现表明a)共轭不影响美金刚作为一种开口通道NMDAR拮抗剂的药理特性；b)PEG接头用于将美金刚分子共轭至Au NP的特性(即，柔性和长度)允许它们无阻碍地访问NMDA通道孔内部的结合位点；c)通过一种共轭的拮抗剂分子而不是通过Au NP或其聚合物涂层来单独地确定一种完全组装的纳米结构的药理特性。

如在Au-Mem的存在下通过自发兴奋性突触后电流(sEPSC)的全细胞膜片钳记录所确定的，Au-Mem对大脑皮层神经元的突触活动无显著影响，而10μM游离美金刚确实阻断该突触活动(图4A、图4B)。使用时间间隔的策略，通过排除由AMPA谷氨酸受体介导的sEPSC的初始瞬态分量来进行NMDAR介导的sEPSC分量的分析。在Au-Mem和美金刚存在下证明的NMDAR介导的sEPSC的归一化总电荷、频率和振幅的详细分析(图4C-图4E)证实Au-Mem不能够抑制sNMDAR。如上所述，考虑到Au-Mem是一种高效的NMDAR活动抑制剂，缺乏NMDAR的抑制意味着Au-Mem简单地不能触及sNMDAR。因此，这些新颖的Au-Mem可以阻断除sNMDAR之外的所有NMDAR，因此满足开发一种将保持sNMDAR活动的子型选择性NMDAR拮抗剂的最初目的。

为了评估Au-Mem抑制NMDAR的有效性，将不同浓度的Au-Mem应用到完全激活的NMDAR(在200μNMDA和10μ甘氨酸存在下)上，并且构建剂量反应曲线。Au-Mem的希尔系数是约1，预期是一个孔阻断剂。Au-Mem的半数抑制浓度(IC₅₀)是约20nM，这使得Au-Mem在阻断NMDAR方面比单独的美金刚(IC₅₀约1μM)更有效50倍。Au-Mem如此高的表观亲和力可能是因为a)存在驻留于Au-美金刚NP上的多个美金刚分子，并且b)在抑制NMDAR的美金刚分子从NMDAR分离后，立即可利用靠近一个NMDAR的多个美金刚分子，这导致微空间中的美金刚浓度增大。

实例9：用于阿耳茨海默病

突触损失是将阿耳茨海默病的神经病理学与认知降低连接的基本特征。已知可溶性淀粉样蛋白β(Aβ)寡聚体在海马趾切片中产生突触抑制。先前已经确定，eNDEAR介导Aβ诱导的信号传导途径，从而导致突触脊柱损失。因此，预期eNMDAR的抑制将破坏这些神经变性路径并且预防即使在Aβ寡聚体存在下的突触损失。在10μM美金刚和50nM Au-Mem存在或不存在下，用5μM Aβ寡聚体将来自YFP小鼠的器官型海马趾切片处理10天。使用定量荧光成像，确定Au-Mem在防止Aβ寡聚体对突触树突棘的有害影响方面的作用比游离美金刚显著更好(图5)。

实例10：含有金刚胺的纳米结构

还可以制备含有金刚胺(1-金刚烷基胺)的纳米结构，该金刚胺是一种结构上类似于美金刚的NMDA拮抗剂。

实例11：混合纳米结构至大脑的递送

混合纳米结构可以经由多种不同途径递送至大脑，诸如鼻内递送、腹膜内递送、间质递送等等。为了有助于药物递送至大脑的具体途径，混合纳米结构可以经由共轭另外的分子来导致到大脑的靶向和/或渗透增强，从而经受一种对于其表面特性的途径特异性优化。

在以上详细说明中参考了形成本说明的一部分的附图。在图中，相似的符号典型地标识相似的部件，除非上下文另外规定。在详细说明、附图以及权利要求书中所描述的说明性实施例并不意在进行限制。可以使用其他实施例，并且可以做出其他改变，而不偏离在此呈现的主题的精神或范围。将易于理解的是，如在此总体描述且在附图中说明的，本披露的这些方面能以多种多样不同的配置进行安排、取代、组合、分离以及设计，它们全部在此都是明确预期的。

本披露不限于在本申请中所描述的具体实施例，这些具体实施例旨在举例阐述不同方面。可以作出许多改进和变化而不背离其原理和范围，这对本领域技术人员是明显的。除了在此列举的方法和仪器，本披露范围内的在功能上等效的方法和仪器对于本领域技术人员通过以上描述将是清楚的。这样的修改和变型预期属于所附权利要求书的范围之内。本披露仅由所附权利要求，连同这些权利要求所授权的全部等同物范围来限定。应了解本披露不限于特定方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，当然这些可以变化。也应了解，在此使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且并不旨在是限制性的。

除非上下文另外清楚地指示，否则如在本文件所使用的单数形式“一个/种(a/an)”和“该”包括复数指示物。除非另外限定，否则在此所使用的所有技术术语和科学术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。在本披露中没有任何内容被解释为承认在本披露中所描述的实施例无权凭借现有发明而先于此种披露。如在本文件所使用的，术语“包含”的意思是“包括但不限于”。

尽管以“包括”各种组分或步骤(解释为“包括，但不限于”的意思)的措辞描述了不同组合物、方法和装置，这些组合物、方法和装置也可以“主要由各种组分和步骤组成”或“由各种组分和步骤组成”，并且此术语应当解释为定义了基本上封闭的成员组。

关于在此使用基本上任何复数和/或单数术语，那些本领域技术人员可以根据上下文和/或应用的需要将复数翻译成单数和/或将单数翻译成复数。为了清晰起见，可以在此清晰地列出各种单数/复数的转换。

本领域技术人员将理解，一般而言，在此所使用的术语，尤其是在所附权利要求书中的术语(例如，所附权利要求书的主体)通常意指“开放性的”术语(例如，术语“包含(including)”应当被解释为“包含但不局限于”，术语“具有”应当被解释为“具有至少”，术语“包括(includes)”应当被解释为“包括但不限于”等等)。本领域的普通技术人员将进一步理解的是，如果意指特定数目的所介绍的权利要求陈述，那么将在该权利要求中明确陈述这种意图，并且在缺乏这类陈述的情况下，不呈现这种意图。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求书可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用，用来介绍权利要求陈述。然而，此类短语的使用不应当解释为意指经由不定冠词“一个”或“一种”介绍权利要求陈述将任何含有此类介绍的权利要求陈述的具体权利要求限制于仅含有一个这种陈述的实施例，即使在相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词例如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”，也应当解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)的时候也是如此；这对于使用定冠词来介绍权利要求陈述同样适用。另外，即使明确地陈述一个介绍的权利要求陈述的特定数目，本领域技术人员将会意识到此陈述物也应当解释为意味着至少该陈述的数目(例如，仅陈述“两个陈述”而无其他修饰语意指至少两个陈述，或两个或者多个陈述)。此外，在使用类似于“A、B以及C等中的至少一个”的惯例的情况下，通常这样的句法结构意指在一定意义上本领域技术人员将理解该惯例(例如，“具有A、B以及C中的至少一个的系统”将包括但不局限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、同时具有A和B、同时具有A和C、同时具有B和C、和/或同时具有A、B以及C等的系统)。在使用类似于“A、B以及C等中的至少一个”的惯例的情况下，通常这样的句法结构意指在一定意义上本领域技术人员将理解该惯例(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不局限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、同时具有A和B、同时具有A和C、同时具有B和C、和/或同时具有A、B以及C等的系统)。本领域普通技术人员将进一步理解地是，无论是在说明、权利要求书还是在附图中，实际上呈现两个或更多个选择性术语的任何转折性词语和/或短语都应当理解为考虑到了包含这些术语之一、这些术语中的任一者或这两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将理解为包含“A”或“B”或“A和B”的可能性。

此外，当以马库什(Markush)组的方式描述本披露的多个特征或方面时，在本领域内的技术人员将会认识到还以该马库什组中任一个单独的成员或多个成员的子组的方式来对本披露进行描述。

如本领域技术人员将理解，出于诸如就提供书面说明而言的任何和所有目的，在此披露的所有范围也包括任何和所有可能的子范围及其子范围的组合。任何列出的范围都可以容易被认为已经充分描述并使得同一范围分成至少相等的二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为一个非限制性实例，在此讨论的每个范围可以容易分为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员还将理解，所有诸如“至多”、“至少”等语言包括所提数值，并且是指可以接着分成如上所讨论的子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解，一个范围包括每个独立成员。因此例如，具有1-3个细胞的组是指具有1个、2个或3个细胞的组。类似地，具有1-5个细胞的组是指具有1个、2个、3个、4个或5个细胞的组，等等。

各种以上所讨论的特征和功能以及其他特征和功能或其替代实施例可以按需要组合到许多其他不同系统或应用中。本领域技术人员随后可以实现各种当前未预测或未预见的替代实施例、修改、变化或改进，这些各自也将由所披露的权利要求书涵盖在内。

Claims

1.一种纳米结构轭合物，包含连接到至少一个调节剂化合物上的至少一个纳米结构，该调节剂化合物靶向突触外位置处的膜蛋白。

2.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该纳米结构是一种纳米颗粒。

3.如权利要求2所述的纳米结构轭合物，其中该纳米颗粒是金、银、铁、氧化铁、镧系氧化物、过渡金属、过渡金属氧化物、二氧化硅、多孔二氧化硅、半导体、晶体、无定形物、薄层状物、蛋白质、人血清白蛋白、透明质酸、右旋糖酐、蛋白多糖、硫酸化生物聚合物、羧基甜菜碱聚合物、磺基甜菜碱聚合物、嵌段共聚合物、具有聚合物壳的无机核、具有聚合物壳的有机核、或具有无机壳和聚合物壳的无机核。

4.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该调节剂化合物是一种NMDA受体拮抗剂。

5.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该NMDA受体拮抗剂是APV、AP7、阿托西汀、金刚胺、AZD6765、CPPene、德芦西明、右奥沙屈、烯丙右吗喃、右美沙芬、右啡烷、Diphenidine、地佐环平、依利罗地、乙环利定、乙苯恶啶、加环利定、伊博格碱、氯胺酮、Methoxetamine、HU-211、麦索克斯啶、尼拉密山、苯环利定、咯环利定、替诺环定、替来他明、瑞马西胺、瑞马西胺、钩藤碱、塞福太。

6.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该调节剂化合物是一种金刚烷化合物。

7.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该金刚烷化合物是美金刚或金刚乙胺。

8.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该纳米结构是通过一个共价键直接连接到该金刚烷化合物上。

9.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该纳米结构是通过一个接头连接到该金刚烷化合物上。

10.如权利要求5所述的纳米结构轭合物，其中该接头是聚乙二醇或聚乳酸。

11.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中该纳米结构是通过醚键、酯键、酰胺键、烯键、炔键、硫醚键、亚胺键、二硫键、金属-有机键、螯合作用、离子键、静电键、氢键或其组合连接到该金刚烷化合物上。

12.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，其中平均约5至约200个金刚烷化合物连接到每个纳米结构上。

13.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，具有约5nm至约150nm的平均流体动力学直径、约5nm至约150nm的至少一个流体动力学尺寸大小或两者。

14.如权利要求1所述的纳米结构轭合物，具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径。

15.一种制备纳米结构轭合物的方法，该方法包括将至少一个纳米结构连接到至少一个金刚烷化合物上。

16.如权利要求15所述的方法，其中该纳米结构是一种纳米颗粒。

17.如权利要求16所述的方法，其中该纳米颗粒是金、银、铁、氧化铁、镧系氧化物、过渡金属、过渡金属氧化物、二氧化硅、多孔二氧化硅、半导体、晶体、无定形物、薄层状物、蛋白质、人血清白蛋白、透明质酸、右旋糖酐、蛋白多糖、硫酸化生物聚合物、羧基甜菜碱聚合物、磺基甜菜碱聚合物、嵌段共聚合物、具有聚合物壳的无机核、具有聚合物壳的有机核、或具有无机壳和聚合物壳的无机核。

18.如权利要求15所述的方法，其中该金刚烷化合物是美金刚或金刚乙胺。

19.如权利要求15所述的方法，其中该连接包括在该纳米结构与该金刚烷化合物之间形成一个键。

20.如权利要求15所述的方法，其中该连接包括在该纳米结构与一个接头之间形成一个键，并且在该接头与该金刚烷化合物之间形成一个键。

21.如权利要求20所述的方法，其中该键是一个醚键、酯键、酰胺键、烯键、炔键、硫醚键、亚胺键、二硫键、金属-有机键、螯合作用、离子键、静电键、氢键或其组合。

22.如权利要求15所述的方法，其中平均约5至约200个金刚烷化合物连接到每个纳米结构上。

23.如权利要求15所述的方法，其中该纳米结构轭合物具有约5nm至约150nm的平均流体动力学直径、约5nm至约150nm的至少一个流体动力学尺寸大小或两者。

24.如权利要求15所述的方法，其中该纳米结构轭合物具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径。

25.一种调节突触外膜蛋白的方法，该方法包括使突触外膜蛋白与具有约5nm至约150nm的平均流体动力学直径、约5nm至约150nm的至少一个流体动力学尺寸大小或两者的纳米结构轭合物接触。

26.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构轭合物不抑制突触受体或离子通道。

27.如权利要求25所述的方法，其中这些突触外膜蛋白是谷氨酸受体、甘氨酸受体、GABA受体、胆碱能受体、阿片样物质受体、肾上腺素能受体、多巴胺能受体、5-羟色胺受体、组胺受体、神经递质转运体、钙离子通道、钾离子通道、钠离子通道、或氯离子通道。

28.如权利要求27所述的方法，其中该谷氨酸受体是NMDA受体。

29.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构是金、银、铁、氧化铁、镧系氧化物、过渡金属、过渡金属氧化物、二氧化硅、多孔二氧化硅、半导体、晶体、无定形物、薄层状物、蛋白质、人血清白蛋白、透明质酸、右旋糖酐、蛋白多糖、硫酸化生物聚合物、羧基甜菜碱聚合物、磺基甜菜碱聚合物、嵌段共聚合物、具有聚合物壳的无机核、具有聚合物壳的有机核、或具有无机壳和聚合物壳的无机核。

30.如权利要求25所述的方法，其中纳米结构轭合物包含连接到至少一个抑制剂化合物上的至少一个纳米结构。

31.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构轭合物包含连接到至少一个金刚烷化合物上的至少一个纳米结构。

32.如权利要求25所述的方法，其中该金刚烷化合物是美金刚或金刚乙胺。

33.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构是通过一个共价键直接连接到该金刚烷化合物上。

34.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构是通过一个接头连接到该金刚烷化合物上。

35.如权利要求34所述的方法，其中该接头是聚乙二醇或聚乳酸。

36.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构是通过醚键、酯键、酰胺键、烯键、炔键、硫醚键、亚胺键、二硫键、金属-有机键、螯合作用、离子键、静电键、氢键或其组合连接到该金刚烷化合物上。

37.如权利要求25所述的方法，其中平均约5至约200个金刚烷化合物连接到每个纳米结构上。

38.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构轭合物具有约5nm至约150nm的平均流体动力学直径、约5nm至约150nm的至少一个流体动力学尺寸大小或两者。

39.如权利要求25所述的方法，其中该纳米结构轭合物具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径。

40.一种治疗患有医学病状的动物的方法，该方法包括：

向该动物给予一种纳米结构轭合物，该纳米结构轭合物包含连接到至少一个调节剂化合物上的至少一个纳米结构并且靶向突触外位置处的膜蛋白；

其中该医学病状是阿耳茨海默病：帕金森氏病；肌萎缩性侧索硬化；亨廷顿氏病；化疗诱导型神经病变；年龄相关性大脑功能障碍；唐氏综合征；孤独症；阿斯伯格综合征；雷特氏综合征；脆性X染色体综合征；科尔萨科夫氏病；脑性瘫痪；癫痫和其他癫痫发作病；情感障碍；睡眠障碍；创伤性脑损伤、脑病和其他创伤相关性损伤或疾病；精神分裂症和其他精神性失常；疼痛、神经性疼痛、痛觉过敏和伤害感受失调；成瘾病症；多发性硬化症和其他自身免疫性疾病；局部缺血；神经元再灌注损伤；神经元创伤或出血；神经元感染；中风；神经元暴露于毒性物质；青光眼和其他眼病；催吐病症和病状；由大脑放射治疗导致的副作用；血管性痴呆，或HIV相关性痴呆。

41.如权利要求40所述的方法，其中这些膜蛋白是谷氨酸受体、甘氨酸受体、GABA受体、胆碱能受体、阿片样物质受体、肾上腺素能受体、多巴胺能受体、5-羟色胺受体、组胺受体、神经递质转运体、钙离子通道、钾离子通道、钠离子通道、或氯离子通道。

42.如权利要求40所述的方法，其中该调节剂化合物是一种NMDA拮抗剂。

43.如权利要求40所述的方法，其中该调节剂化合物是一种金刚烷化合物。

44.如权利要求43所述的方法，其中该金刚烷化合物是美金刚或金刚乙胺。

45.如权利要求40所述的方法，其中该纳米结构轭合物不抑制突触NMDA受体。

46.如权利要求40所述的方法，其中该纳米结构是金、银、铁、氧化铁、镧系氧化物、过渡金属、过渡金属氧化物、二氧化硅、多孔二氧化硅、半导体、晶体、无定形物、薄层状物、蛋白质、人血清白蛋白、透明质酸、右旋糖酐、蛋白多糖、硫酸化生物聚合物、羧基甜菜碱聚合物、磺基甜菜碱聚合物、嵌段共聚合物、具有聚合物壳的无机核、具有聚合物壳的有机核、或具有无机壳和聚合物壳的无机核。

47.如权利要求40所述的方法，其中该纳米颗粒是通过一个共价键直接连接到该金刚烷化合物上。

48.如权利要求40所述的方法，其中该纳米颗粒是通过一个接头连接到该金刚烷化合物上。

49.如权利要求48所述的方法，其中该接头是聚乙二醇或聚乳酸。

50.如权利要求40所述的方法，其中该纳米颗粒是通过醚键、酯键、酰胺键、烯键、炔键、硫醚键、亚胺键、二硫键、金属-有机键、螯合作用、离子键、静电键、氢键或其组合连接到该金刚烷化合物上。

51.如权利要求40所述的方法，其中平均约5至约200个金刚烷化合物连接到每个纳米结构上。

52.如权利要求40所述的方法，其中该纳米结构轭合物具有约5nm至约150nm的平均流体动力学直径、约5nm至约150nm的至少一个流体动力学尺寸大小或两者。

53.如权利要求40所述的方法，其中该纳米结构轭合物具有大于突触间隙开口的平均流体动力学直径。

54.如权利要求40所述的方法，其中该动物是哺乳动物、人类、灵长类动物、狗、猫、小鼠、大鼠、母牛、马或猪。

55.如权利要求40所述的方法，其中该给予包括鼻内递送、腹膜内递送、间质递送、脑内、鞘内、经颅、硬膜外、经由大脑淋巴、玻璃体内、经耳、通过吸入、静脉内药物递送或其组合。