本发明专利技术一涉及种双功能共聚纳米颗粒抑制剂的制备方法以及在淀粉样β蛋白聚集的抑制和解毒的应用；将亚氨基二乙酸(IDA)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的连接产物GMA‑IDA作为单体与N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAm)、叔丁基丙烯酰胺(TBAm)等单体通过自由基共聚反应合成具有金属螯合能力和抑制蛋白聚集能力的双功能纳米颗粒抑制剂。该方法合成的双功能共聚纳米颗粒的平均粒径为80‑120nm。该方法合成的纳米颗粒的金属离子螯合容量大于700μmol/g，可以螯合环境中的金属离子，同时抑制Aβ42的纤维化聚集过程，是一种潜在的治疗阿尔兹海默症的新药原料。
Preparation of a bifunctional copolymer nanoparticle inhibitor and its application in inhibition and detoxification of amyloid beta protein aggregation
The invention relates to a preparation method of double functional copolymer nanoparticles and application of inhibitor inhibition and detoxification of aggregation in amyloid beta protein; the imino two acetic acid (IDA) and glycidyl methacrylate (GMA) with GMA IDA as the product of monomer and N ISO propyl acrylamide (NIPAm tert butyl), acrylamide (TBAm) monomers by bifunctional nanoparticles synthesized with metal chelating ability and inhibit protein aggregation ability of free radical polymerization inhibitor. The average particle method for the synthesis of bifunctional copolymer nanoparticles with diameter of 80 120nm. The metal ion chelating capacity of nanoparticles synthesized by this method is greater than 700 mol/g, can chelate metal ions in the environment at the same time, inhibition of fibrosis A beta 42 aggregation process, is a potential treatment for Alzheimer's disease drug raw materials.
【技术实现步骤摘要】
一种双功能共聚纳米颗粒抑制剂的制备方法以及在淀粉样β蛋白聚集的抑制和解毒的应用
本专利技术涉及一种具有金属螯合和抑制纤维化聚集的双重功能的共聚纳米颗粒抑制剂的制备方法和在金属诱导淀粉样β蛋白聚集的抑制和解毒方面的应用。
技术介绍
阿尔兹海默症是最为常见的老年痴呆症，其病症表现为认知功能障碍、记忆能力衰退、情绪不稳定等症状。大量研究表明AD发病过程中伴随着β淀粉样蛋白(amyloidβ-protein，Aβ)的聚集过程，在患者脑内神经元细胞中产生纤维状斑块。因此，一般认为Aβ聚集成纤维与AD发病之间存在密切联系。Aβ是由跨膜淀粉样前体蛋白(APP)先后经β-和γ-分泌酶剪切得到。但由于γ-分泌酶的酶切位点有所不同，因此可以产生出了带有不同C’末端氨基酸的Aβ多肽，如Aβ43、Aβ42、Aβ40、Aβ38、Aβ37。其中，Aβ40在人脑内的含量最高，约占Aβ多肽总数的50％-70％，而其它种类的Aβ含量都很低。而在病理学研究中发现，Aβ42是淀粉样斑块的主要组成部分，具有更强的聚集成纤维的能力，并且发现其在家族性AD患者中分泌较多。因此，Aβ40和Aβ42是现在研究AD治疗方法的主要靶向蛋白。锌离子与神经系统关系密切，且大脑是体内含锌量最高的器官之一。研究表明，中枢神经系统中大约85％的锌主要与金属蛋白结合，游离锌在大脑内平均含量为血清中锌含量的10倍。适量浓度锌离子对维持体内正常代谢起到关键作用。目前有报道表明AD患者脑内海马体和杏仁核的锌离子水平约比正常人高出30％，这可能是由于锌离子等重金属离子对蛋白质聚集的诱导作用有关。锌离子与Aβ快速结合形成不能纤维化的锌-Aβ聚集体或者锌离子直接结合到纤维末端，从而抑制Aβ纤维化。目前普遍认为这种锌离子诱导的聚集作用所形成的聚集体具有更强的细胞毒性。为克服金属诱导Aβ聚集，近年来提出了一种“金属螯合治疗”的方法，该方法旨在加入金属螯合剂，从而消除金属离子诱导的Aβ聚集。一些金属螯合剂例如乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，5-氯-7-碘-8-羟基喹啉(CQ)，CQ结构衍生物PBT-2，Aβ42的His-Ala突变体等可以有效抑制金属离子诱导的Aβ蛋白的聚集。然而这些传统的小分子金属螯合剂具有非特异性、毒副作用和较低的血脑屏障穿透性。亚氨基二乙酸(IDA)是一种化学原料，通常被用于草甘膦等农药的制造。与酸碱生成盐，还和多种金属形成螯合物。利用IDA的金属螯合性能，在色谱分离领域已有报道将其应用于离子交换树脂的原料，而在生物医药领域却未有报道。此外，目前的“金属螯合治疗”方法主要是针对在高金属浓度的离子存在区域对金属诱导的蛋白聚集进行抑制，从而延缓Aβ蛋白的金属诱导聚集，但是对Aβ形成淀粉样纤维及其导致的毒性的抑制和解毒效果并不理想。针对Aβ形成淀粉样纤维的问题，Hong-chenLiu等合成了一系列由包括丙烯酸单体共聚而形成的带有负电荷的共聚纳米颗粒，并得到了纳米颗粒表面负电荷对Aβ淀粉样聚集产生抑制作用的抑制机理，且得到了具有抑制和解毒作用的纳米颗粒抑制剂(Negativelychargedhydrophobicnanoparticlesinhibitamyloidβ-proteinfibrillation:Thepresenceofanoptimalchargedensity[J].ReactiveandFunctionalPolymers,2016,103:108-116.)。为进一步扩展共聚纳米颗粒在金属存在下的Aβ聚集方面的应用，本专利技术利用亚氨基二乙酸(IDA)，合成GMA-IDA单体(SynthesisofMagneticChelatorforHigh-CapacityImmobilizedMetalAffinityAdsorptionofProteinbyCeriumInitiatedGraftPolymerization,Langmuir,2005,21,6987-6994)，利用其修饰共聚纳米颗粒，使之具有金属螯合和抑制纤维化聚集的双重功能。该纳米颗粒抑制剂制备工艺简单，生物相容性好，非常适用于作为淀粉样β蛋白聚集的药物和保健品的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，进一步开发具有金属螯合基团和负电荷表面修饰的双功能纳米颗粒抑制剂。所述纳米颗粒同时具有金属螯合作用和抑制蛋白聚集的作用，可有效抑制金属离子存在条件下的Aβ蛋白聚集。同时提供了本专利技术在作为淀粉样β蛋白聚集的药物和保健品的用途。本专利技术的技术方案概述如下：本专利技术将亚氨基二乙酸(IDA)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的连接产物GMA-IDA作为单体与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)、叔丁基丙烯酰胺(TBAm)等单体通过自由基共聚反应合成具有金属螯合能力和抑制蛋白聚集能力的双功能纳米颗粒抑制剂。该方法合成的纳米颗粒的平均粒径为80-120nm。该方法合成的纳米颗粒的金属离子螯合容量达到700-800μmol/g，可以螯合环境中的金属离子，同时抑制Aβ42的纤维化聚集过程。上述GMA-IDA的结构式如下：上述双功能纳米颗粒的结构式如下：纳米颗粒平均粒径80-120nm，纳米颗粒金属离子螯合容量达到700-800μmol/g，其中化学式中x、y、z的比例为38-53：35-50：5-20。本专利技术的双功能共聚纳米颗粒的制备方法，其步骤如下：1)合成甲基丙烯酸缩水甘油酯与亚氨基二乙酸的连接产物GMA-IDA；2)将聚合单体N,-N’-亚甲双丙烯酰胺、叔丁基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺按照1-5：38-53：35-50的比例和GMA-IDA混合，其中控制GMA-IDA单体占总单体的摩尔比为5-20％。3)向上述步骤2)中的混合液中加入表面活性剂，例如十六烷基硫酸钠，并使表面活性剂终浓度为0.2-0.4mg/mL；4)将上述步骤3)的混合液超声处理使之完全溶解，并通入氮气10-60min以排出混合液中的空气；5)向上述步骤4)中的混合液中加入引发剂过硫酸钠起始共聚反应。在氮气保护下于恒温水浴摇床中反应10-15h后得到双功能共聚纳米颗粒。本专利技术得到的双功能共聚纳米颗粒的粒径为80-120nm，在水中的表面δ电位约为-40mV，负电荷表面导致了纳米颗粒与Aβ42蛋白的分子间的静电排斥作用，从而更有效地抑制Aβ的纤维化聚集；此外，纳米介质表面大量的金属螯合基团，其金属离子螯合容量>700μmol/g，可以有效吸附环境中的金属离子，阻碍了金属离子诱导的淀粉样聚集；同时抑制Aβ42的纤维化聚集过程，是一种潜在的治疗阿尔兹海默症的新药原料。本专利技术所述的双功能共聚纳米颗粒用于金属离子诱导淀粉样蛋白聚集的抑制的方法具有如下优点：第一，与普通金属螯合剂相比，本专利技术的双功能共聚纳米颗粒具有更好的生物相容性；第二，与先前的单功能纳米颗粒抑制剂相比，本专利技术的双功能共聚纳米颗粒具有很好的金属螯合能力，可用于淀粉样聚集的“金属螯合治疗”。第三，本专利技术的双功能共聚纳米颗粒抑制剂可以同时抑制金属离子诱导的Aβ42聚集和Aβ42纤维化聚集。第四，本专利技术所述的双功能共聚纳米颗粒抑制剂可以降低Aβ42聚集过程所产生的细胞毒性作用。附图说明图1：实施例4中与锌离子及锌离子和双功能共聚纳米颗粒抑制剂混合物共同培养的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双功能共聚纳米颗粒抑制剂；其特征是其结构式为：
【技术特征摘要】
1.一种双功能共聚纳米颗粒抑制剂；其特征是其结构式为：合成的双功能共聚纳米颗粒的平均粒径为80-120nm，该方法合成的纳米颗粒的金属离子螯合容量大于700μmol/g，其中化学式中x、y、z的比例为38-53：35-50：5-20。2.权利要求1所述的双功能共聚物纳米颗粒抑制剂的制备方法，其特征是制备步骤如下：1)合成甲基丙烯酸缩水甘油酯与亚氨基二乙酸的连接产物GMA-IDA；2)将聚合单体N,-N’-亚甲双丙烯酰胺、叔丁基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺按照1-5：38-53：35-50的比例和GMA-IDA混合，其中控制GMA-IDA单...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙彦，余林玲，董晓燕，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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