CN113940947B - 一种强手性纳米粒子在制备治疗阿尔兹海默症药物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种强手性纳米粒子在制备治疗阿尔兹海默症的药物中的应用。本发明通过将纳米材料表面修饰配体，提高材料的生物相容性。将修饰后的手性纳米粒子用于小鼠灌胃，可调整阿尔兹海默症小鼠肠道菌群结构从而改善疾病。利用该发明通过调节肠道菌群实现对疾病的治疗，利用微生物‑肠‑脑轴之间的相互作用为治疗神经退行性疾病提供新的思路与方法。

Description

一种强手性纳米粒子在制备治疗阿尔兹海默症药物中的应用

技术领域

本发明药物应用技术领域，尤其涉及一种强手性纳米粒子在制备治疗阿尔兹海默症药物中的应用。

背景技术

阿尔兹海默症(Alzheimer's disease，AD)是发生于老年前期和老年期的中枢神经退行性疾病，指的是一种持续性高级神经功能活动障碍，主要表现为记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆行为。目前中国有500多万的患者，占世界总病例数的1/4，但目前尚无特效治疗药物或逆转疾病进展的治疗药物。

肠道是人体最大的微生态系统，含有多达10¹⁴个细菌，远远超过人体细胞的数量。肠道生态系统是在出生时建立的，并通过垂直传播、接触和环境影响得到完善。在正常生理状态下，稳定的肠道菌群对人体的营养、免疫、生长发育、新陈代谢等均具有重要作用。肠道菌群失调可导致多种健康问题如肥胖、自身免疫病、炎症、神经退行性疾病等。越来越多研究证明肠道菌群可通过调节外周免疫稳态和自身免疫反应参与神经退行性疾病的易感性和进展，或通过调节菌群代谢物通过影响淀粉样蛋白聚集和从外周向大脑的传播以及大脑神经免疫的发育和功能从而参与神经退行性疾病的发病过程，因此利用微生物-肠-脑轴之间的相互作用可为治疗神经退行性疾病提供新的思路。

近年来一些纳米粒子被发现可通过尾静脉注射或原位注射的方式治疗肿瘤或缓解炎症。通过改变纳米粒子的物理化学特性如粒径、形貌、表面电荷与表面修饰物，使其成为生物相容性好的生物材料用于疾病的治疗，因此纳米材料有望成为治疗AD的潜在药物。而手性纳米材料不对称的手性结构使其能够更好地与细胞或受体结合从而发挥更强的作用。但是目前对于通过口服纳米粒子这种给药方式影响肠道菌群结构，通过微生物-肠-脑轴治疗AD这种治疗策略尚无报道，该方法简单快捷，安全无毒，有潜力成为治疗AD的新型药物。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种强手性纳米粒子在制备治疗阿尔兹海默症药物中的应用。

一种强手性纳米粒子在制备治疗阿尔兹海默症药物中的应用，所述强手性纳米粒子为偏振光促手性光学活性增强的强手性金纳米粒子。

在本发明的一个实施例中，所述药物的剂量为10-25mg/kg/day。

在本发明的一个实施例中，所述强手性纳米粒子通过以下方法制备得到：

S1：将表面活性剂与氯金酸混匀作为生长液，加入还原剂、手性二肽与金纳米三角得到混合物，将所得混合物在偏振条件下进行光照反应，待反应结束固液分离取固相，所得固相为手性光学活性增强的纳米材料；(本发明所述的手性光学活性增强的纳米材料制备方法来源于申请号为201910653686.7的专利中)；

S2：将S1中所述手性光学活性增强的纳米材料重悬于CTAB溶液中得到手性光学活性增强的纳米材料重悬液，并加入甲氧基聚乙二醇硫醇(mPEG-SH)，静置12小时以上，反应结束固液分离得到所述强手性纳米粒子。

在本发明的一个实施例中，S1中所述还原剂为抗坏血酸。

在本发明的一个实施例中，S1中手性二肽为半胱氨酸-苯丙氨酸。

在本发明的一个实施例中，S1中偏振条件为垂直偏振、左圆偏振或右圆偏振。

在本发明的一个实施例中，S1中所述光照反应的条件为18-127mW/cm²，光照时间为40min。

在本发明的一个实施例中，S2中所述手性光学活性增强的纳米材料重悬液的浓度为2-3mg/mL。

在本发明的一个实施例中，S2中所述甲氧基聚乙二醇硫醇与手性光学活性增强的纳米材料重悬液的质量体积比大于等于10mg/mL。

一种治疗阿尔兹海默症的药物组合物，所述药物组合物的活性成分为所述的强手性纳米粒子。

在本发明的一个实施例中，所述药物组合物的剂型为口服剂。

在本发明的一个实施例中，所述药物组合物的剂型包括片剂、颗粒剂、丸剂、粉剂、胶囊剂、悬浮剂。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明发现与野生型小鼠和AD转基因小鼠的肠道菌群相比，纳米材料处理后的AD转基因小鼠的肠道菌群结构与野生型小鼠相似，与AD转基因小鼠有显著差异。经材料治疗后的AD小鼠的行为学如水迷宫情况有所改善，脑脊液中β淀粉样蛋白和过磷酸化的tau蛋白阳性减少。

本发明提供一种生物相容性高的强手性纳米粒子，用于改善阿尔兹海默症，给药方式为灌胃，通过改善肠道菌群结构实现该目的。首次将纳米粒子以灌胃形式给药，调节肠道菌群结构，实现对阿尔兹海默症的治疗作用，同时该治疗作用与纳米粒子手性有关。

本发明通过调节肠道菌群实现对疾病的治疗，利用微生物-肠-脑轴之间的相互作用为治疗神经退行性疾病提供新的思路与方法。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明中手性纳米粒子对小鼠肠道菌群结构的影响。

图2是本发明中手性纳米粒子对小鼠肠道菌群多样性及丰度的影响(门水平)。

图3是本发明中手性纳米粒子治疗3个月后小鼠在水迷宫实验中的路径图。

图4是本发明中手性纳米粒子对AD小鼠脑脊液中β淀粉样蛋白和过磷酸化的Tau蛋白含量的影响。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

修饰手性纳米粒子以提高其生物相容性：

(1)强手性纳米材料作为灌胃材料的修饰方法，将手性材料表面高浓度的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)洗掉并以甲氧基聚乙二醇硫醇(mPEG-SH)修饰，在保证纳米材料稳定的条件下提高其生物相容性，具体步骤如下：

将合成的手性纳米粒子以3500rpm离心5min，去除上清以洗去表面高浓度的CTAB，将沉淀重悬于0.05mM的CTAB溶液中，混匀，并加入分子量为2000的mPEG-SH使其终浓度为15mg/mL，静置直至使用。灌胃前将纳米粒子以4000rpm离心5min以去除溶液中多余的CTAB和mPEG-SH，去除上清并重悬于水中，稀释100倍后使用。

实施例2

调节小鼠肠道菌群的方式，操作过程如下：将修饰后的纳米粒子对小鼠进行灌胃，灌胃量为10mg/kg/day，每天一次在相同时间进行灌胃，持续3个月，结束后使用代谢笼收集小鼠粪便，进行16s rDNA测定肠道菌群多样性和丰富度变化。

为了表征经过3个月治疗后AD小鼠肠道菌群的变化，基于Weighted Unifrac距离进行了主成分分析(PCA)。从图1可看到，经L-NPs治疗的AD组与野生鼠WT组相似，两组与AD鼠的肠道菌群有显著地差异，其中两个主成分分别占32.94％和24％。表明AD小鼠经纳米材料治疗后肠道菌群恢复正常。

为了表征小鼠肠道菌群丰度和多样性的变化，对肠道菌群物种组成在门水平进行统计分析。由图2可看出，AD鼠与野生鼠相比，变形菌门(Proteobacteria)和脱硫弧菌门(Desulfobacterota)含量增加，疣微菌门(Verrucomicrobiota)和厚壁菌门(Firmicutes)含量减少。表明与野生鼠相比，AD鼠菌群结构发生变化，致病菌增多，有益菌减少，即该疾病的发病与肠道菌群有关。经L-NPs治疗的AD组治疗三个月后，肠道菌群中各物种丰度恢复至与野生鼠WT组类似，表明治疗后的小鼠肠道菌群恢复至正常，即材料可调节肠道菌群。

实施例3

阿尔兹海默症的治疗效果表征，行为学表征通过水迷宫测试。开始灌胃后每隔一个月对小鼠进行一次水迷宫测试，具体测试步骤如下：

(1)前三天水迷宫适应性训练，逃生平台高于水面2cm，允许小鼠自由游泳寻找平台。

(2)4-8天定位巡航实验，每天4次，期间逃生平台于水面下1cm，记录找到平台的时间及游泳轨迹。

当AD小鼠行为学有所改善时，主要表现为行为学上与AD鼠对照组有显著差异，与野生鼠对照组无显著差异，具体表现为水迷宫测试中找到平台时间的变化。

在具体实施过程中，AD组的小鼠2分钟时仍未找到逃生台，手动停止计时，而野生组小鼠经前期训练后，能够迅速找到台子。经纳米粒子治疗后的AD鼠寻找逃生台的过程有所改善，都能在2分钟之内找到台子。其中经非手性NPs治疗的AD组找台子所需时间较长，D-NPs其次，L-NPs所用时间最短，基本与野生组小鼠水平相同。说明经材料治疗3个月后，AD小鼠行为学改善，且改善效果与材料的手性有关，L型材料效果最好，D型其次，非手性材料效果最弱。实验结果见图3。

实施例4

当AD小鼠行为学有所改善时，利用ELISA试剂盒对小鼠脑脊液中β淀粉样蛋白和磷酸化的tau蛋白表达量进行定量。实验结果见图4。

由图可知，AD组小鼠的β淀粉样蛋白含量约为野生鼠的5倍，总得来说经材料治疗后，β淀粉样蛋白含量下降，其中经L-NPs治疗的AD组的蛋白含量水平下降至野生组水平，D-NPs效果次之，非手性NPs的效果最弱。磷酸化的tau蛋白水平变化与β淀粉样蛋白类似。实验结果见图4。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种强手性纳米粒子在制备治疗阿尔兹海默症药物中的应用，所述强手性纳米粒子为偏振光促手性光学活性增强的强手性金纳米粒子；所述强手性纳米粒子通过以下方法制备得到：

S1：将表面活性剂与氯金酸混匀作为生长液，加入还原剂、手性二肽与金纳米三角得到混合物，将所得混合物在偏振条件下进行光照反应，待反应结束固液分离取固相，所得固相为手性光学活性增强的纳米材料；所述手性二肽为半胱氨酸-苯丙氨酸；

S2：将S1中所述手性光学活性增强的纳米材料重悬于十六烷基三甲基溴化铵溶液中得到手性光学活性增强的纳米材料重悬液，并加入甲氧基聚乙二醇硫醇，静置12小时以上，反应结束固液分离得到所述强手性纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述药物的剂量为10 -25mg/kg/day。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，S1中所述偏振条件为垂直偏振、左圆偏振或右圆偏振。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，S2中所述手性光学活性增强的纳米材料重悬液的浓度为2-3mg/mL。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，S2中所述甲氧基聚乙二醇硫醇与手性光学活性增强的纳米材料重悬液的质量体积比大于等于10mg/mL。

6.一种治疗阿尔兹海默症的药物组合物，其特征在于，所述药物组合物的活性成分为权利要求1中所述的强手性纳米粒子。

7.根据权利要求6所述的药物组合物，其特征在于，所述药物组合物的剂型为口服剂。

8.根据权利要求7所述的药物组合物，其特征在于，所述药物组合物的剂型包括片剂、颗粒剂、丸剂、粉剂、胶囊剂、悬浮剂。

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