CN114146191A - 一种基于ii型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒及其制备方法和应用，所述纳米颗粒内核为金纳米颗粒，金纳米颗粒表面包覆致密的聚多巴胺包覆层，在聚多巴胺表面接枝有II型胶原靶向肽。所述纳米颗粒与关节软骨基质的结合避免了被迅速的从骨关节滑液中迅速清除，由于未与关节软骨基质结合的游离的金纳米颗粒被迅速清除，正常和退变软骨中保留的金纳米颗粒数量会不同，从而导致不同的光声成像强度，可用于早期诊断骨关节炎病变。所述纳米颗粒表面聚多巴胺上的醌基能有效的清除广泛的自由基，抑制细胞活性氧和活性氮在软骨基质细胞中的表达水平，促进抗氧化酶的活性，从而产生了优异的治疗缓解骨关节炎症和软骨保护作用。
Description
技术领域
本发明属于纳米生物材料技术领域，具体涉及一种基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
近年来随着运动与活动而产生的的残疾风险的日益增加，骨关节炎在全球约有2.37亿人受到病痛的影响。关节软骨包含了软骨细胞、蛋白多糖以及胶原，并且包覆在骨关节的表面，是一种复杂的含水组织，其为骨关节提供了平滑的接触面来减少关节运动过程中所产生的的摩擦和振动。关节软骨的变性是骨关节炎早期以及整个病程中的主要特征和主要病理改变。在骨关节炎发送的早期进行及时准确的诊断成为治疗骨关节炎的关键。然而，目前主要的诊断技术，例如X 射线、计算机断层扫描(CT)、和磁共振成像(MRI)只能发现一些直观的现象如软骨下硬化、关节间隙变窄、软骨下囊肿的形成，这些现象往往发生在骨关节炎的中期，导致这些成像技术不能及时的监测诊断骨关节炎的发生。
关节软骨基质在骨关节炎发生的早期阶段已经发生了退化变形，这会导致一些生物分子的变化，例如蛋白多糖、糖胺聚糖以及II型胶原发生变化。反应这些生物分子成分变化的分子成像技术提供了一种可以检测诊断早期骨关节炎发生的策略，从而可以在病情对病人产生重大损害和发生严重临床病症之前进行干预治疗。
光声成像是光声效应而兴起的生物医学成像方式，通过这种方式可以在没有电离辐射的情况下，以高空间分辨率实时获得有关病变组织的解刨、功能和分子含量信息。光声成像具有很高的空间分辨率和很深的成像深度，具有很好的组织对比度。
想要很好的实现利用光声成像技术检测诊断早期骨关节炎，设计研发一种具有高效光热转换效率以及可以靶向关节软骨病变时的变形生物分子，同时具有良好生物相容性的纳米材料具有重要意义。
金纳米粒子具有独特的光学和表面等离子共振(SPR)特性，也具有比表面积大、生物相容性好等优势性能。通常尺寸大于80nm的金纳米颗粒在近红外光区域有强的光吸收，在相应波长激光照射下会释放出大量的热能，可以利用脉冲激光照射金纳米颗粒而产生的良好光声效应，产生的光学能量沉积可以被用来对局部组织进行光声成像。但值得注意的是，关节软骨基质表层致密的II型胶原网格的孔径大小约为60nm，而具有强近红外光吸收能力的大尺寸金纳米颗粒并不能穿过II型胶原网格到达关节软骨基质，这违背了设计得初衷。而对于皮下和深埋在肌肉组织中的器官或骨骼，近红外光是必须的，因为其相比于可见光具有较强的穿透深度，而且这一区域对组织中的血红蛋白和水分子吸收都很小，减小了不必要的成像干扰，所以，作为可用于关节软骨光声成像的纳米探针材料，金纳米颗粒必须具有近红外强吸收能力。如何增强小尺寸金纳米颗粒对近红外光的吸收能力，是需要解决的问题之一。
当具有强近红外光吸收能力的小尺寸光声成像纳米材料探针顺利穿过关节软骨基质表层致密的II型胶原网格进入基质中，游离的纳米颗粒会被基质中的滑液迅速清除，无法达到检测诊断骨关节炎的发生，这也是需要解决的问题之一。所以，在纳米颗粒表面接枝可以靶向软骨基质生物分子成分(如暴露的II型胶原)，使纳米颗粒与软骨基质结合来避免它们被迅速从滑液中清除，关节软骨就可以被用于光声成像。由于正常和变性的软骨基质能结合纳米颗粒的数量会不同，导致会产生不同的光声成像信号强度，使监测诊断早期骨关节炎病变成为可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒及其制备方法和应用，通过颗粒表面II型胶原抗体与软骨基质结合，利用正常骨关节的软骨基质与发生病变骨关节的软骨基质可以结合的杂化金纳米颗粒数量不同，导致不同的光声成像信号强度，来为测诊断早期骨关节炎病变提供一种好的方案。
本发明的技术方案为：
一种基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒，所述纳米颗粒 Au@PDA-WLNPs内核为金纳米颗粒，金纳米颗粒表面包覆致密的聚多巴胺包覆层，在聚多巴胺表面接枝有II型胶原靶向肽WYRGRL。
进一步的，所述金纳米颗粒的粒径尺寸为10-40nm，聚多巴胺包覆层厚度在15-20nm。
所述的有机无机杂化金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用种子介导生长的方法制备粒径尺寸为25nm–30nm的金纳米颗粒：在三口瓶中加入50mL柠檬酸钠水溶液，放入油浴锅中加热至沸腾后，立刻加入0.34mL的四氯金酸水溶液并剧烈搅拌，待溶液颜色变为柔和粉红色后立即将油浴锅中温度下降至90℃；
(2)向步骤(1)所得溶液中立即加入0.34mL柠檬酸钠水溶液，等待2分钟后，加入0.34mL四氯金酸水溶液并剧烈搅拌；该过程重复二次后，得到颗粒尺寸大小为25nm–30nm的金纳米颗粒水溶液，经过离心提纯后于4℃内保存；
(3)配置多巴胺水溶液，并向多巴胺水溶液中加入等体积的步骤(2)中制备的金纳米颗粒水溶液，向混合溶液中加入三羟甲基氨基甲烷来将pH值调节为 8.5，将混合溶液进行超声反应，反应结束后进行离心提纯，得到Au@PDA纳米颗粒胶体水溶液；
(4)配置II型胶原靶向肽WYRGRL水溶液5mL,并向其中加入5mL步骤 (3)中所制备的Au@PDA纳米颗粒胶体水溶液，用氨水调节混合溶液pH值 8.5，放入恒温水浴锅中在35℃下充分搅拌，反应结束后进行离心提纯，得到基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒Au@PDA-WL NPs。
进一步的，所述步骤(1)中柠檬酸钠水溶液浓度为2.2mM，四氯金酸水溶液浓度为25mM。
进一步的，步骤(2)中柠檬酸钠水溶液浓度为60mM,四氯金酸水溶液浓度为25mM，剧烈搅拌时间为30分钟。
进一步的，所述步骤(3)中配置的多巴胺溶液浓度为6mM，超声反应时间为95分钟。
进一步的，所述步骤(4)中配置的II型胶原靶向肽WYRGRL水溶液浓度为1mM，搅拌反应时间为12小时。
一种光声成像造影剂，包含所述的基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒。
一种用于诊断早期骨关节炎的光声成像造影剂，包含所述的基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒。
一种用于治疗早期骨关节炎的药物，包含所述的基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒。
进一步的，所述药物的剂型包括注射剂。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1.本发明通过在金纳米颗粒表面包覆厚的聚多巴胺涂层(15nm–20nm), 在聚多巴胺涂层上通过席夫碱反应或迈克尔加成反应接枝II型胶原靶向肽 WYRGRL，使得制备的有机无机杂化金纳米颗粒兼具小尺寸特点，可以靶向关节软骨基质中的II型胶原，通过骨关节局部注射，可以穿过II型胶原网络并与关节软骨基质结合。通过低功率的700nm连续脉冲激光照射关节区域，可以对关节软骨进行光声成像。
2.本发明制备的有机无机杂化金纳米颗粒(Au@PDA-WL NPs)由于表面包覆了厚的聚多巴胺涂层，其自身在近红外区域强的光吸收可以大大增强金纳米颗粒在近红外光区域的表面等离子共振光吸收，导致此有机无机杂化金纳米颗粒具有强的近红外光吸收能力，并且其拥有良好的生物相容性，可以作为一种优异的光声成像造影剂，在骨关节局部注射后，可在700nm低功率激光照射下实现监测诊断早期骨关节炎病变。
3.本发明制备的有机无机杂化金纳米颗粒由于其具备厚的聚多巴胺涂层，有效的屏蔽了单颗粒与单颗粒之间的电荷作用力的影响，这极大提升了此杂化纳米颗粒在复杂生物环境中的稳定性，也因此具有良好的生物相容性。
4.本发明制备的有无机物金纳米颗粒其表面厚的聚多巴胺涂层不仅进一步提高了金纳米颗粒的光学性能和光热转换效率，也赋予了颗粒表面更多可供接枝的官能团位点，为未来更多金纳米颗粒监测、诊断、治疗等应用提供一种有效的解决方案，有效的用于生物医学应用领域。
5.本发明制备的有机无机杂化金纳米颗粒表面接枝II型胶原靶向肽 WYRGRL可以在杂化颗粒穿过II型胶原网络后使颗粒与关节软骨基质结合，通过700nm激光照射后产生强烈的光声信号，由于未和关节软骨基质结合的游离的有机无机杂化金纳米颗粒会被迅速清除，正常和病变软骨中保留的有机无机杂化金纳米颗粒数量不同，从而会导致不同的光声成像信号强度，这可以用于光声成像监测诊断早期骨关节炎病变的造影剂。
6.金纳米颗粒本身具有很好的生物相容性，且合成有机无机纳米颗粒的过程均为水相中进行，多巴胺也是天然提取物，因此这种杂化颗粒具有很好的生物相容性，作用过程中对人体伤害小。
7.本发明制备的有机无机杂化金纳米颗粒Au@PDA-WL NPs表面接枝II型胶原靶向肽WYRGRL可以在杂化颗粒穿过II型胶原网络后使颗粒与关节软骨基质结合，颗粒表面聚多巴胺上的醌基可以有效的清除广泛的自由基，有效的抑制细胞活性氧(ROS)和活性氮(RNS)在软骨基质细胞中的表达水平，促进抗氧化酶的活性，从而产生了优异的治疗缓解骨关节炎症和软骨保护作用。
附图说明
图1是本发明基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒 (Au@PDA-WL NPs)的制备流程图；
图2是通过小鼠骨关节局部注射后利用光声成像技术实现监测诊断早期骨关节炎病变的示意图；
图3是金纳米颗粒(Au NPs)与包覆厚聚多巴胺涂层的杂化金纳米颗粒 (Au@PDANPs)的紫外-可见光吸收光谱图；
图4是Au@PDA-WL NPs的透射电子显微镜图像(TEM)；
图5是Au NPs、Au@PDA NPs、Au@PDA-WL NPs的Zeta电位表征图；
图6中，a)是通过骨关节局部注射进入小鼠骨关节后，通过光声成像技术记录小鼠骨关节在24小时内的光声图像变化趋势，四组模型小鼠，分别为：健康小鼠模型不进行骨关节注射Au@PDA-WL NPs、骨关节炎小鼠模型不进行骨关节注射Au@PDA-WL NPs、健康小鼠模型进行骨关节注射Au@PDA-WL NPs、骨关节炎小鼠模型进行骨关节注射Au@PDA-WL NPs；b)是a)中各组实验小鼠在各个时间点对应光声图像的光声信号强度图谱。
图7是各组小鼠经过不同实验方法治疗缓解骨关节炎周期后，关节区域内局部注射Au@PDA-WL NPs后不同时间点上骨关节区域的光声信号强度谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明制备的有机无机杂化金纳米颗粒(Au@PDA-WL NPs)具有较厚的聚多巴胺涂层(15nm-20nm)，而聚多巴胺自聚合产生的多巴色素在紫外到可见光区域有宽带的光吸收区间与强光热转换能力，并且随着厚度的增加，这种光吸收与光热转换能力也随之增强，这都极大提升了裸金纳米颗粒在近红外光区域的表面等离子体共振光吸收能力与光热转换能力。不仅如此，包覆较厚聚多巴胺涂层的金纳米颗粒可以有效屏蔽颗粒与颗粒之间电荷影响，这极大的提升了其在各种生物环境中的耐盐性，同时也具备了良好的生物相容性。同时，本发明中的有机无机杂化纳米颗粒体积在40nm–50nm之间，通过关节局部注射方式，可以顺利的通过关节软骨表层致密的II型胶原网络的孔到达关节软骨基质之中，而不必担心因为颗粒体积较大而无法到达软骨基质从而无法监测诊断早期骨关节炎病变。
在有机无机杂化金纳米颗粒(Au@PDA-WL NPs)通过骨关节局部注射方式到达关节软骨基质内后，颗粒表面的II型胶原靶向肽WYRGRL可以顺利靶向暴露在受损的关节软骨表面的II型胶原，与关节软骨基质的结合避免了此有机无机杂化金纳米颗粒被骨关节滑液迅速的清除。当有机无机杂化金纳米颗粒与软骨基质结合之后，由于颗粒自身具有表面等离子体共振光吸收能力与厚聚多巴胺涂层对其近红外区光吸收能力的增强，以及杂化颗粒拥有的良好光热转换能力，赋予关节软骨基质良好的近红外光声成像能力。当使用具有高组织穿透深度的700 nm连续脉冲激光器照射骨关节区域时，附着在关节软骨基质上的有机无机杂化金纳米颗粒会产生强烈的光热信号，从而通过热弹效应应用于光声成像之中形成关节软骨基质局部的光声成像信号。由于未和关节软骨基质结合的游离的有机无机杂化金纳米颗粒会被迅速清除，正常和病变软骨中保留的有机无机杂化金纳米颗粒数量不同，从而会导致不同的光声成像信号强度，这可以用于监测诊断早期骨关节炎病变。
实施例1：
基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒Au@PDA-WL NPs的制备
(1)制备Au@PDA纳米颗粒
采用种子介导生长的方法制备了尺寸了30nm的金纳米颗粒。通过单体多巴胺水溶液在碱性条件下氧化自聚反应，在超声反应中制备了聚多巴胺包覆层为 15–20nm后的有机无机杂化纳米颗粒Au@PDA纳米颗粒。
具体过程如下：
a、制备尺寸约为30nm的Au纳米颗粒。
在三口瓶中加入50mL浓度为2.2mM的柠檬酸钠水溶液，加热至沸腾后加入0.34mL浓度为25mM的四氯金酸水溶液剧烈搅拌，当溶液颜色变为柔和粉红色后，降温到90℃；当中溶液温度降温到90℃后，立刻加入0.34mL浓度为60mM的柠檬酸钠水溶液，等待二分钟后，加入0.34mL浓度为25mM的四氯金酸水溶液剧烈搅拌30分钟，该过程重复二次后得到颗粒尺寸为25–30nm 的金纳米颗粒水溶液，在7500rpm/min的转速条件下离心提纯，重悬于超纯水中，置于4℃保存。
b、制备Au@PDA纳米颗粒
配置5mL浓度为6mM的多巴胺水溶液，向其中加入5mL步骤a中制备的金纳米颗粒水溶液，并向混合溶液中加入适当量的三羟甲基氨基甲烷(Tris-hcl) 来调节PH为8.5，将调节好pH的混合溶液固定于超声池中进行超声反应95min，反应结束后以13000rpm/min进行离心提纯，并重悬与超纯水中，得到Au@PDA 纳米颗粒胶体水溶液,置于4℃保存。
(2)制备Au@PDA-WL纳米颗粒
a、选取洁净干燥的20mL玻璃瓶，向其中加入步骤(1)中制备的Au@PDA 纳米颗粒胶体水溶液5mL。另外，配置II型胶原靶向肽WYRGRL水溶液5mL，充分混合溶液后，加入适量氨水调节混合溶液pH值为8.5，放入恒温水浴锅中在恒温35℃下进行搅拌反应，反应结束后离心提纯，得到基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒(Au@PDA-WL NPs)。
配置的II型胶原靶向肽WYRGRL水溶液浓度为1mM，在恒温水浴锅中搅拌反应的时间为12小时。离心提纯的速度为5000rpm/min。、
实施例2：
吸取微量的Au@PDA-WL NPs进行紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)、Zeta电位等表征测试，具体过程如下：
其紫外-可见光吸收光谱图(UV-vis)如图3所示，相比于Au NPs胶体水溶液，有机无机杂化金纳米颗粒Au@PDA-WL NPs胶体水溶液在近红外光区域有着显著增强的光吸收能力。这是由于包裹在纳米颗粒表面厚的聚多巴胺涂层自身在近红外光区域有着宽带的强吸光能力，这大大增强了金纳米颗粒自身在近红外光区域的表面等离子共振吸收所致。
其透射电子显微镜图(TEM)如图4所示，可以使用Image J等工具测量得金纳米颗粒尺寸约为30nm，聚多巴胺的壳厚约为20nm,这直观的证明了厚聚多巴胺涂层成功的包覆在金纳米颗粒表面。
其Zeta电位图如图5所示，从图中可以看出，原始Au NPs表面存在柠檬酸根离子，其Zeta电位约为-21.46mV，而当包覆厚聚多巴胺涂层后，由于聚多巴胺表面众多带有负电荷基团如领苯二酚的存在，导致Zeta电位降低到-27.56mV。而当在Au@PDANPs表面修饰上II型胶原靶向肽WYRGRL之后，由于WL自身带有正电荷原子基团，导致Zeta电位上升至-19.51mV。所有的结果都证明了 Au@PDA-WL纳米颗粒的制备是成功的。
实施例3：
包含Au@PDA-WL纳米颗粒的用于诊断早期骨关节炎的光声成像造影剂；
利用所述造影剂通过光声成像技术在体内监测诊断早期骨关节炎病变的可行性实验，包括如下步骤：
(1)在获取动物实验批准后，挑选健康的免疫缺陷裸鼠(4周)进行骨关节炎造模，为了使实验更加具有对比性和说服力，我们将小鼠分为不注射 Au@PDA-WL NPs造影剂且健康小鼠组、不注射Au@PDA-WL NPs造影剂且有骨关节炎小鼠组、注射Au@PDA-WL NPs造影剂且健康小鼠组与注射 Au@PDA-WL NPs造影剂且有骨关节炎小鼠组。
(2)取20uL浓度为0.5mg/mL的Au@PDA-WL NPs造影剂通过骨关节局部注射的方式注射进入(1)中各组需要注射Au@PDA-WL NPs造影剂的小鼠骨关节区域内。
(3)利用700nm低功率连续脉冲激光器照射各组小鼠骨关节区域，并利用光声成像技术记录下0小时、4小时、12小时、24小时等时间点上的各组小鼠骨关节区域光声成像图像以及对应的光声信号强度。
结果如图6a所示，从各组实验方法小鼠在不同时间点上骨关节区域的光声成像图像中可以看出，没有进行注射Au@PDA-WL NPs造影剂的各组小鼠其骨关节区域的光声成像图像亮度保持不变，这是由于不存在光声成像注射剂在其内，导致无法提升其区域的光声信号强度。骨关节注射Au@PDA-WL NPs造影剂且健康小鼠组光声成像图像亮度在不同时间点均强于骨关节注射Au@PDA-WL NPs造影剂且有骨关节炎小鼠组光声成像图像亮度，这是由于健康小鼠的关节软骨基质并未发生病变，从而可以通过基质中II型胶原与大量游离的Au@PDA-WL NPs靶向结合，避免了颗粒被关节滑液迅速的清除，导致在不同时间点均可以产生较强的光声信号，而有骨关节炎症的小鼠组在关节局部注射Au@PDA-WL NPs 造影剂后，由于关节软骨基质大量病变，导致不能成功的和游离的Au@PDA-WL NPs结合，骨关节滑液会迅速清除骨关节腔内的Au@PDA-WL NPs，所以在不同时间点的信号强度均明显弱于注射Au@PDA-WL NPs造影剂且健康小鼠组。图 6b为不同时间点各组实验小鼠骨关节区域光声信号强度谱图，其结果和图6a 的结果相吻合。
上述实验结果表面，制备的用于监测诊断早期骨关节炎病变的光声成像造影剂中的有机无机杂化金纳米颗粒Au@PDA-WL NPs通过骨关节局部注射进入小鼠骨关节内后，颗粒表面接枝II型胶原靶向肽WYRGRL可以在杂化颗粒穿过II 型胶原网络后使颗粒与关节软骨基质结合，通过700nm激光照射后产生强烈的光声信号，由于未和关节软骨基质结合的游离的有机无机杂化金纳米颗粒会被迅速清除，正常和病变软骨中保留的有机无机杂化金纳米颗粒数量不同，从而会导致不同的光声成像信号强度，这可以成功用于监测诊断早期骨关节炎病变。
实施例4：
包含Au@PDA-WL纳米颗粒的用于治疗早期骨关节炎的注射剂；
细胞活性氧(ROS)和活性氮(RNS)在骨关节炎病变的发生发展过程中起到只要的作用。众所周知，细胞活性氧和活性氮主要分别由还原型氧化酶 (NADPH)和一氧化氮合酶(iNOS)产生，它们在正常的关节软骨细胞中维持在较低的水平。而在骨关节炎病变患者中，包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)在内的抗氧化机制被破坏，不足以解毒细胞活性氧与活性氮使他们维持在较低的水平，这将会导致氧化应激增加，导致DNA、脂质和蛋白质的损伤与高的细胞毒性。因此抑制关节软骨细胞中细胞活性氧和活性氮来缓解治疗骨关节炎症是一种行之有效的策略。聚多巴胺是一种类黑色素物质，它表面的醌基可以有效的清除广泛的自由基，当包含有机无机杂化金纳米颗粒(Au@PDA-WL NPs)的注射剂通过骨关节局部注射方式到达关节软骨基质内后，颗粒表面的II型胶原靶向肽WYRGRL可以靶向暴露在受损的关节软骨表面的II型胶原，使颗粒在骨关节内长时间滞留，这有利于持续抑制炎症病变关节内高水平的细胞活性氧和活性氮，从而达到缓解治疗骨关节炎症的目的。简单来说，骨关节局部注射Au@PDA-WL NPs注射剂可以有效抑制ROS 与RNS水平，从而起到保护关节软骨细胞和抑制骨关节炎症的作用。
利用所述注射剂治疗缓解早期骨关节炎病变并通过光声成像技术在体内监测的可行性实验，包括如下步骤：
(1)在获取动物实验批准后，挑选健康的免疫缺陷裸鼠(4周)进行手术诱导骨关节炎造模，为了使实验更加具有对比性和说服力，我们将小鼠分为不注射 Au@PDA-WL NPs注射剂且有骨关节炎小鼠组、注射Au@PDA-WL NPs注射剂且有骨关节炎小鼠组以及不注射Au@PDA-WL NPs注射剂且骨关节正常小鼠组。
(2)取20uL浓度为0.5mg/mL的Au@PDA-WL NPs注射剂通过骨关节局部注射的方式注射进入(1)中需要注射Au@PDA-WL NPs注射剂的小鼠组骨关节区域内，每周注射三次，共持续注射治疗四周。
(3)四周治疗周期过后，取20uL浓度为0.5mg/mL的Au@PDA-WL NPs 注射剂通过骨关节局部注射的方式注射进入(1)中各组小鼠骨关节区域内。
(4)利用700nm低功率连续脉冲激光器照射各组小鼠骨关节区域，并利用光声成像技术记录下0小时、0.5小时、4小时、12小时、24小时等时间点上的各组小鼠骨关节区域光声成像图像以及对应的光声信号强度。
结果如图7所示，各组小鼠经过不同实验方法治疗缓解骨关节炎周期后，关节区域内局部注射Au@PDA-WL NPs后不同时间点上骨关节区域的光声信号强度谱图中可以看出，以不同时间点下正常骨关节小鼠组的光声信号强度变化曲线作为参照可以看出，通过向具有骨关节炎症小鼠组骨关节局部注射 Au@PDA-WL NPs注射剂并经过四周治疗周期其骨关节区域光声信号强度在不同时间点均强于未通过向具有骨关节炎症小鼠组骨关节局部注射Au@PDA-WL NPs注射剂的骨关节区域光声信号强度，这是由于在治疗周期内，骨关节注射Au@PDA-WL NPs注射剂的骨关节炎症小鼠在靶向滞留于关节软骨基质中的聚多巴胺作用下有效的清除自由基，抑制了细胞活性氧(ROS)和活性氮(RNS) 的表达水平，治疗减缓了关节软骨基质由于炎症病变造成的降解，从而有更多关节软骨表面的II型胶原可以被游离的Au@PDA-WL NPs靶向结合，使得滞留在关节软骨内的纳米颗粒比未经过局部注射纳米颗粒经过四周治疗周期的骨关节炎症小鼠组更多，使得其光声信号强度在不同时间点上都显著强于未经过 Au@PDA-WL NPs注射剂治疗的具有骨关节炎症小鼠组。
上述实验结果表面，制备的用于治疗缓解早期骨关节炎病变的注射剂中的有机无机杂化金纳米颗粒Au@PDA-WL NPs通过骨关节局部注射进入小鼠骨关节内后，颗粒表面接枝II型胶原靶向肽WYRGRL可以在杂化颗粒穿过II型胶原网络后使颗粒与关节软骨基质结合，颗粒表面聚多巴胺上的醌基可以有效的清除广泛的自由基，有效的抑制细胞活性氧(ROS)和活性氮(RNS)在软骨基质细胞中的表达水平，促进抗氧化酶的活性，从而产生了优异的治疗缓解骨关节炎症和软骨保护作用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒，其特征在于，所述纳米颗粒Au@PDA-WL NPs内核为金纳米颗粒，金纳米颗粒表面包覆致密的聚多巴胺包覆层，在聚多巴胺表面接枝有II型胶原靶向肽WYRGRL。
2.如权利要求1所述一种基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒，其特征在于，所述金纳米颗粒的粒径尺寸为10-40nm，聚多巴胺包覆层厚度在15-20nm。
3.如权利要求1-2任一所述的有机无机杂化金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用种子介导生长的方法制备粒径尺寸为25nm–30nm的金纳米颗粒：在三口瓶中加入50mL柠檬酸钠水溶液，放入油浴锅中加热至沸腾后，立刻加入0.34mL的四氯金酸水溶液并剧烈搅拌，待溶液颜色变为柔和粉红色后立即将油浴锅中温度下降至90℃；
(2)向步骤(1)所得溶液中立即加入0.34mL柠檬酸钠水溶液，等待2分钟后，加入0.34mL四氯金酸水溶液并剧烈搅拌；该过程重复二次后，得到颗粒尺寸大小为25nm–30nm的金纳米颗粒水溶液，经过离心提纯后于4℃内保存；
(3)配置多巴胺水溶液，并向多巴胺水溶液中加入等体积的步骤(2)中制备的金纳米颗粒水溶液，向混合溶液中加入三羟甲基氨基甲烷来将pH值调节为8.5，将混合溶液进行超声反应，反应结束后进行离心提纯，得到Au@PDA纳米颗粒胶体水溶液；
(4)配置II型胶原靶向肽WYRGRL水溶液5mL,并向其中加入5mL步骤(3)中所制备的Au@PDA纳米颗粒胶体水溶液，用氨水调节混合溶液pH值8.5，放入恒温水浴锅中在35℃下充分搅拌，反应结束后进行离心提纯，得到基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒Au@PDA-WL NPs。
4.如权利要求3所述有机无机杂化金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中柠檬酸钠水溶液浓度为2.2mM，四氯金酸水溶液浓度为25mM；所述步骤(2)中柠檬酸钠水溶液浓度为60mM,四氯金酸水溶液浓度为25mM，剧烈搅拌时间为30分钟。
5.如权利要求3所述有机无机杂化金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中配置的多巴胺溶液浓度为6mM，超声反应时间为95分钟。
6.如权利要求3所述有机无机杂化金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中配置的II型胶原靶向肽WYRGRL水溶液浓度为1mM，搅拌反应时间为12小时。
7.一种光声成像造影剂，其特征在于，包含权利要求1-2任一所述的基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒。
8.一种用于诊断早期骨关节炎的光声成像造影剂，其特征在于，包含权利要求1-2任一所述的基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒。
9.一种用于治疗早期骨关节炎的药物，其特征在于，包含权利要求1-2任一所述的基于II型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒。
10.如权利要求9所述药物，其特征在于，所述药物的剂型包括注射剂。
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| CN202111465603.5A CN114146191A (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于ii型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒及其制备方法和应用 |
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| CN202111465603.5A CN114146191A (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于ii型胶原靶向肽的有机无机杂化金纳米颗粒及其制备方法和应用 |
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Cited By (1)
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-
2021
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| YUANHAO WU等: "An Injectable Supramolecular Polymer Nanocomposite Hydrogel for Prevention of Breast Cancer Recurrence with Theranostic and Mammoplastic Functions", 《ADV. FUNCT. MATER.》 * |
| 易万荣: "II型胶原靶向近红外二窗探针构建及早期诊断关节软骨退变的研究", 《万方》 * |
| 魏元: "载雅美罗的金/聚多巴胺纳米复合物的制备及其对类风湿关节炎治疗作用的研究", 《万方》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114796530A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-07-29 | 南方医科大学珠江医院 | 软骨靶向纳米颗粒及其制备方法和应用 |
| CN114796530B (zh) * | 2022-03-17 | 2023-06-23 | 南方医科大学珠江医院 | 软骨靶向纳米颗粒及其制备方法和应用 |
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