CN115849360A - 一种可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备方法和应用。该方法通过将氯乙酸修饰于氧化石墨烯上，带负电荷的氯乙酸修饰的氧化石墨烯通过静电吸引作用将带正电荷的胰岛素分子吸附在氯乙酸修饰的氧化石墨烯表面，限制了胰岛素分子发生构象转变的灵活性，减少其疏水核的暴露，并占据了其活性延伸位点，从而抑制胰岛素淀粉样纤维化。本发明的氯乙酸修饰的氧化石墨烯用于抑制胰岛素淀粉样纤维化，性能优异，并且制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明属于生物医药技术领域，具体为一种可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备方法和应用。
背景技术
胰岛素是人体内唯一降低血糖的激素，也是最具有淀粉样纤维化倾向的蛋白质之一。胰岛素淀粉样纤维化所导致的胰岛β细胞损伤，目前被普遍认为是诱发糖尿病的重要原因之一。因此，开发抑制胰岛素淀粉样纤维化的方法对相关疾病的治疗具有重要意义。
目前，用于抑制胰岛素淀粉样纤维化的抑制剂有多酚类抑制剂、多肽类抑制剂以及纳米抑制剂等。纳米抑制剂因其具有高的比表面积和良好的物理/化学稳定性，受到广泛关注。氧化石墨烯是一种由sp2杂化的碳原子紧密堆积成的碳纳米抑制剂，它可以通过π-π堆积作用等与胰岛素结合，抑制胰岛素分子聚集，进而抑制胰岛素淀粉样纤维化。然而，氧化石墨烯对胰岛素淀粉样纤维化的抑制效果一般，实用性不佳。
发明内容
本发明的目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备方法和应用。该方法通过将氯乙酸修饰于氧化石墨烯上，带负电荷的氯乙酸修饰的氧化石墨烯通过静电吸引作用将带正电荷的胰岛素分子吸附在氯乙酸修饰的氧化石墨烯表面，限制了胰岛素分子发生构象转变的灵活性，减少其疏水核的暴露，并占据了其活性延伸位点，从而抑制胰岛素淀粉样纤维化。本发明的氯乙酸修饰的氧化石墨烯用于抑制胰岛素淀粉样纤维化，性能优异，并且制备工艺简单。
本发明的技术方案为：
一种可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备方法，该方法包括以下步骤：
将氧化石墨烯加入到蒸馏水中，然后在超声设备中超声1～3h，配制成氧化石墨烯悬浮液；将氧化石墨烯悬浮液置于冰水浴中，向悬浮液中加入NaOH并在250～300rpm下搅拌10～20min，再加入氯乙酸并在250～300rpm下搅拌10～20min，超声2～3h，然后在25～30℃和250～300rpm下搅拌反应12～24h；反应结束后，将悬浮颗粒用去离子水清洗、真空干燥，得到氯乙酸修饰的氧化石墨烯；
其中，每50～100mL蒸馏水加入30mg氧化石墨烯、1.5～5.0g NaOH和2.0～6.0g氯乙酸。
所述制备方法得到的可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的应用，用于抑制胰岛素淀粉样纤维化的应用。
具体包括以下步骤：
(1)将所述制备方法得到的氯乙酸修饰的氧化石墨烯分散于磷酸缓冲液中，配制成氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液，悬浮液中氯乙酸修饰的氧化石墨烯的浓度为0.1～0.4mg/mL；
所述的磷酸缓冲液中含有20～25mmol/L Na2HPO4-NaH2PO4和100～110mmol/LNaCl，磷酸缓冲液的pH值为7.4～7.5；
(2)将氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液注入到含有胰岛素的环境中，实现对胰岛素淀粉样纤维化抑制；
所述的实现对胰岛素淀粉样纤维化抑制，具体包括如下步骤：
将胰岛素溶解于盐酸溶液中，配制成浓度为2.0～2.5mg/mL的胰岛素溶液，然后向其中加入步骤(1)中配制的氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液，在55～57℃水浴中静置10h～12h；
所述的盐酸溶液为pH 1.5～2.0的盐酸溶液，其中含有NaCl，盐酸溶液中NaCl的浓度与步骤(1)中磷酸缓冲液中的NaCl浓度相同；
所述的胰岛素溶液与氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液的体积比为1：1～1.2。
本发明的有益效果为：
第一，本发明的氯乙酸修饰的氧化石墨烯可应用于抑制胰岛素淀粉样纤维化。氯乙酸修饰的氧化石墨烯表面含有大量羧基基团，带负电荷，能够通过静电吸引作用将带正电荷的胰岛素分子吸附在氯乙酸修饰的氧化石墨烯表面，限制了胰岛素分子发生构象转变的灵活性，减少了疏水核的暴露，并占据了其活性延伸位点，从而可以抑制胰岛素的淀粉样纤维化。氯乙酸修饰的氧化石墨烯对胰岛素淀粉样纤维化的抑制效果优于氧化石墨烯。
第二，本发明的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备工艺简单、成本较低。
附图说明
图1：不添加抑制剂、添加氧化石墨烯、以及添加实施例1得到的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的胰岛素淀粉样纤维的荧光值随时间的变化曲线。
具体实施方式
下面的实例将对本发明提供的方法予以进一步的说明。
实施例1：
称取30mg氧化石墨烯加入到50mL蒸馏水中，然后在超声设备中超声2h，配制成氧化石墨烯悬浮液；将氧化石墨烯悬浮液置于冰水浴中，向悬浮液中加入1.5g NaOH并在250rpm下搅拌10min，再加入3.0g氯乙酸并在250rpm下搅拌10min，超声3h，然后在25℃和250rpm下搅拌反应24h；反应结束后，将悬浮颗粒用去离子水清洗、真空干燥，得到氯乙酸修饰的氧化石墨烯。
将实施例1得到的氯乙酸修饰的氧化石墨烯分散于磷酸缓冲液(含有25mmol/LNa2HPO4-NaH2PO4和110mmol/L NaCl，pH值为7.5)中，配制成浓度为0.3mg/mL的氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液。将胰岛素溶解于pH 1.8的盐酸溶液(含有110mmol/L NaCl)中，配制成胰岛素浓度为2.1mg/mL的胰岛素溶液，量取1mL胰岛素溶液，向其中加入1mL浓度为0.3mg/mL的氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液，在55℃水浴中静置12h。在静置过程中，每隔2h取样并测定荧光值，测定荧光值的方法如下：量取10μL样品，加入3mL Tris-HCl缓冲液(15mmol/L，pH 8.0)，再加入30μL硫磺素T溶液(将硫磺素T溶解于含有25mmol/LNa2HPO4-NaH2PO4的pH 7.4磷酸缓冲液中，配制成浓度为1.0mmol/L的硫磺素T溶液)，混合均匀后用荧光分光光度计检测，荧光分光光度计的参数设置为激发波长440nm、狭缝宽度5nm、灯电压700kV，在460～600nm的波长范围内扫描样品的荧光光谱，并取484nm处的荧光值。
对比例1：
对胰岛素淀粉样纤维化抑制的测试及表征的其他步骤同实施例1，不同之处为将氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液替换为相同体积的磷酸缓冲液(含有25mmol/L Na2HPO4-NaH2PO4和110mmol/L NaCl，pH值为7.5)。
对比例2：
对胰岛素淀粉样纤维化抑制的测试及表征的其他步骤同实施例1，不同之处为将氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液替换为相同体积、相同浓度的氧化石墨烯悬浮液。
不添加抑制剂、添加氧化石墨烯、以及添加实施例1得到的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的胰岛素淀粉样纤维的荧光值，如附图1所示。由图可知，不添加抑制剂的胰岛素淀粉样纤维的最终荧光值为236.5±7.4a.u.，添加氧化石墨烯的胰岛素淀粉样纤维的最终荧光值为203.3±6.8a.u.，添加氯乙酸修饰的氧化石墨烯的胰岛素淀粉样纤维的最终荧光值为117.4±5.2a.u.。这表明本发明的氯乙酸修饰的氧化石墨烯能够有效抑制胰岛素淀粉样纤维化，抑制效果优于氧化石墨烯。
实施例2：
称取30mg氧化石墨烯加入到60mL蒸馏水中，然后在超声设备中超声3h，配制成氧化石墨烯悬浮液；将氧化石墨烯悬浮液置于冰水浴中，向悬浮液中加入2.5g NaOH并在300rpm下搅拌15min，再加入4.0g氯乙酸并在300rpm下搅拌15min，超声2.5h，然后在30℃和300rpm下搅拌反应18h；反应结束后，将悬浮颗粒用去离子水清洗、真空干燥，得到氯乙酸修饰的氧化石墨烯。
将实施例2得到的氯乙酸修饰的氧化石墨烯分散于磷酸缓冲液(含有20mmol/LNa2HPO4-NaH2PO4和100mmol/L NaCl，pH值为7.4)中，配制成浓度为0.4mg/mL的氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液。将胰岛素溶解于pH 2.0的盐酸溶液(含有100mmol/L NaCl)中，配制成胰岛素浓度为2.5mg/mL的胰岛素溶液，量取1mL胰岛素溶液，向其中加入1.1mL浓度为0.4mg/mL的氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液，在57℃水浴中静置10h。对胰岛素淀粉样纤维化抑制的表征方法同实施例1。
综上所述，本发明提出了一种可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备方法和应用。氯乙酸修饰的氧化石墨烯具有优于氧化石墨烯的抑制胰岛素淀粉样纤维化的效果，制备方法简单，弥补了氧化石墨烯对胰岛素淀粉样纤维化的抑制效果一般的不足。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (4)
1.一种可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：
将氧化石墨烯加入到蒸馏水中，然后在超声设备中超声1～3h，配制成氧化石墨烯悬浮液；将氧化石墨烯悬浮液置于冰水浴中，向悬浮液中加入NaOH并在250～300rpm下搅拌10～20min，再加入氯乙酸并在250～300rpm下搅拌10～20min，超声2～3h，然后在25～30℃和250～300rpm下搅拌反应12～24h；反应结束后，将悬浮颗粒用去离子水清洗、真空干燥，得到氯乙酸修饰的氧化石墨烯；
其中，每50～100mL蒸馏水加入30mg氧化石墨烯、1.5～5.0g NaOH和2.0～6.0g氯乙酸。
2.如权利要求1所述的方法制备的可抑制胰岛素淀粉样纤维化的氯乙酸修饰的氧化石墨烯的应用，其特征为用于抑制胰岛素淀粉样纤维化的应用。
3.如权利要求2所述的应用，其特征为具体包括以下步骤：
(1)将所述制备方法得到的氯乙酸修饰的氧化石墨烯分散于磷酸缓冲液中，配制成氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液，悬浮液中氯乙酸修饰的氧化石墨烯的浓度为0.1～0.4mg/mL；
所述的磷酸缓冲液中含有20～25mmol/L Na2HPO4-NaH2PO4和100～110mmol/L NaCl，磷酸缓冲液的pH值为7.4～7.5；
(2)将氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液注入到含有胰岛素的环境中，对胰岛素淀粉样纤维化抑制。
4.如权利要求2所述的应用，其特征为对胰岛素淀粉样纤维化抑制，具体包括如下步骤：
将胰岛素溶解于盐酸溶液中，配制成浓度为2.0～2.5mg/mL的胰岛素溶液，然后向其中加入步骤(1)中配制的氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液，在55～57℃水浴中静置10h～12h；
所述的盐酸溶液为pH 1.5～2.0的盐酸溶液，其中含有NaCl，盐酸溶液中NaCl的浓度与步骤(1)中磷酸缓冲液中的NaCl浓度相同；
所述的胰岛素溶液与氯乙酸修饰的氧化石墨烯悬浮液的体积比为1：1～1.2。
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| XIN SUN ET AL.: "Charge modifications of graphene oxide enhance the inhibitory effect on insulin amyloid fibrillation based on electrostatic interactions", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES》, vol. 225, pages 1140 - 1151 * |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230328 |
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