抑制淀粉样β蛋白聚集的抑制剂碳点的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及抑制淀粉样β蛋白聚集的抑制剂碳点的制备方法及其应用。将小分子淀粉样β蛋白聚集抑制剂和含杂原子的掺杂剂分别溶于去离子水中，在水浴锅中加热完全溶解，然后将不超过反应釜体积2/3的溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，放入电热鼓风干燥箱中，通过水热法完成反应；将反应液装入截留分子量的透析袋中透析，除去多余的反应物和杂质，所得溶液通过旋蒸法和冷冻干燥法进行浓缩，获得抑制剂碳点粉末。抑制剂碳点能够在低浓度下有效抑制Aβ

【技术实现步骤摘要】
抑制淀粉样
β
蛋白聚集的抑制剂碳点的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于生物医药
，涉及抑制淀粉样β蛋白聚集的抑制剂碳点的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]阿尔茨海默氏病(Alzheimer
’
s Disease，AD)是一种缓慢的进行性发展的神经系统退行性疾病，是痴呆症中最常见的一种形式，其患者会出现记忆力衰退、认知功能障碍、方向感丧失等临床症状(Lancet,2006,368:387
‑
403)。AD是老年人痴呆症的最常见病因，2020年全世界约有5000多万人受其影响，到2030年将达到8300万，到2050年将达到1.52亿(Molecules，2021，26(6))。目前，对AD的致病机理尚未研究清楚，有部分学者针对AD的致病因素提出了几种假设，包括炎症假说，tau假说，淀粉样β蛋白(Amyloid
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βprotein，Aβ)假说和胆碱能假说，其中，淀粉样β蛋白级联假说(Aβcascade hypothesis，ACH)被广泛认可(Science of The Total Environment，2020,700:134836)。ACH认为淀粉样β蛋白肽在脑内的积累发生在AD的早期，然后它能导致老年斑(SPs)的形成和随后的神经纤维缠结(NFTs)，引起神经元细胞死亡，最终导致痴呆(The Protein Journal，2019，38(4):425
‑
434)。淀粉样β蛋白是由淀粉样前体蛋白(Amyloid Precursuor Protein，APP)被β分泌酶和γ分泌酶切割而产生的39
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43个氨基酸组成的小肽，淀粉样β蛋白最常见的形式是40个氨基酸的Aβ
40
和42个氨基酸的Aβ
42
两种(The Protein Journal，2019,38(4):425
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434)。淀粉样β蛋白在患者脑内聚集，自组装成可溶性淀粉样β蛋白寡聚体和不溶性淀粉样β蛋白纤维，并对神经元细胞产生毒性和氧化应激，甚至会逐渐导致神经元突触功能障碍的发生，从而导致神经元的死亡，最终导致患者的神经系统受到损伤(Science，2002，297(5580):353
‑
356)。因此，设计合适的淀粉样β蛋白抑制剂，利用抑制剂与淀粉样β蛋白之间的相互作用，阻断淀粉样β蛋白纤维的形成路径或者破坏淀粉样β蛋白纤维结构中的β折叠使之形成低毒的无定形聚集体，可以缓解AD症状。
[0003]目前淀粉样β蛋白抑制剂有小分子抑制剂、多肽抑制剂、蛋白抑制剂和纳米粒子抑制剂。小分子抑制剂结构简单、效果显著、有良好的BBB穿透性能，但多数小分子抑制剂的水溶性较差、特异性低，从而造成生物利用性低(ACS Chemical Neuroscience，2019，10(8):3366
‑
3374)；多肽抑制剂具有分子量小、易于合成、无免疫原性和特异性强的优点，但其容易自聚集、有效作用浓度偏高和不易通过BBB(ACS Chemical Neuroscience，2017，9(2):198
‑
210)；蛋白抑制剂虽然具有较好的生物相容性，但难以通过BBB(ACS Chemical Neuroscience，2019，10(8):3366
‑
3374)。相比之下，纳米粒子抑制剂虽然对淀粉样β蛋白的特异性不高，但有较大的比表面积、合成简单，并且通过表面修饰可以引入其他抑制剂(如小分子、肽、蛋白质等)，是一类具有广阔研究开发前景的抑制剂。纳米材料种类繁多，近年来，具有独特物理化学性质的量子点(QDs)由于其在医学上的应用而引起了科学界的广泛关注。其中，碳量子点(CDs)具有独特的结构和性质，其中的共轭π电子能够与淀粉样多肽中氨基酸残基的芳香环发生π
‑
π堆叠相互作用，进而影响淀粉样β蛋白聚集路径(Adv Mater，
2013，25(28)：3780
‑
801)。一些研究已经报道了CDs对淀粉样变有显著抑制作用(Nanoscale，2019，11(46):22387
‑
22397)，并可以作为淀粉样蛋白的检测探针(Protein and Peptide Letters，2019)。此外，CDs还具有制备方法简单、易于功能化、毒性低、生物相容性高、光学特性可调等特点。目前已筛选出各种小分子、聚合物或生物质作为合成CDs的前体，但是目前多数CDs对抑制淀粉样β蛋白聚集的作用较小，大部分没有抑制作用。
[0004]许多有机小分子抑制剂都对淀粉样β蛋白聚集有良好的抑制作用，如表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin
‑3‑
gallate,EGCG)、姜黄素、白藜芦醇和巴西木素等，但多数小分子抑制剂的水溶性较差、特异性低。

技术实现思路

[0005]本专利技术基于有机小分子淀粉样β蛋白抑制剂进行设计，创新性地提出利用有机小分子淀粉样β蛋白抑制剂作为原料合成碳点，来增强碳点的抑制效果，改善小分子抑制剂自身的缺陷，生成多功能碳点抑制剂。多酚在食物中广泛存在，已有多项研究表明，天然多酚能够抑制淀粉样纤维的形成，表现出良好的抗淀粉样变性(Molecular nutrition&food research,2015,59:8
‑
20)。EGCG是一种绿色的天然植物多酚，能够显著抑制淀粉样β蛋白聚集体的形成。此外，EGCG结构中含有儿茶酚结构，研究表明，多酚类化合物具有广泛的生物活性，包括金属螯合、抗炎、抗癌、抗微生物和抗氧化活性等(The Science of the Total Environment,2020,700:134836.1
‑
134836.11)，并且具有儿茶酚结构的酚类化合物可抑制淀粉样β蛋白和人胰岛淀粉样多肽(hIAPP)的聚集，同时还具有抗氧化活性和保护作用(Natural Product Communications,2019,14(5):1934578X1984303)。研究表明，杂原子的掺入对碳点的性质具有很大影响，邻苯二胺(oPD)是一种常用的氮掺杂剂(Small,2019,15(48):1901507)，含有氮杂原子的邻苯二胺可以改善碳点的表面发射状态，从而改变碳点的荧光性质；并且以邻苯二胺为氮源可使氨基保留在碳点表面，从而可以改善碳点的表面电荷，使碳点表面带正电的氨基和带负电的淀粉样β蛋白之间发生静电相互作用，起到抑制淀粉样β蛋白聚集的作用(Small,2020,16)。
[0006]本专利技术创新性地基于小分子淀粉样β蛋白抑制剂进行设计，提出利用有机小分子淀粉样β蛋白抑制剂作为原料来合成碳点，以增强碳点的抑制效果，改善小分子抑制剂自身的缺陷，生成多功能碳点抑制剂。将含碳淀粉样β蛋白聚集小分子抑制剂作为前体，利用其部分官能团，或许是提高碳点与淀粉样β蛋白相互作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.抑制淀粉样β蛋白聚集的抑制剂碳点，其特征是，利用有机小分子淀粉样β蛋白抑制剂合成的碳点，使小分子淀粉样β蛋白聚集抑制剂作为主要碳源并掺杂含杂原子的掺杂剂，通过一步水热法获得抑制剂碳点。2.抑制淀粉样β蛋白聚集的抑制剂碳点的制备方法，其特征是，包括如下步骤：1)将小分子淀粉样β蛋白聚集抑制剂和含杂原子的掺杂剂按照2
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120：10
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100的摩尔浓度比溶于去离子水中，在水浴锅中加热完全溶解，然后将不超过反应釜体积2/3的溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，放入电热鼓风干燥箱中，通过水热法在80
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200℃下反应4
‑
12h完成反应；2)将上述步骤1)中的反应液装入截留分子量100
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5000Da的透析袋中，先在去离子水中透析12
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72h，然后放入50
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100％乙醇中透析12
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72h，每4
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6h更换一次透析液，除去多余的反应物和杂质，所得溶液通过旋蒸法和冷冻干燥法进行浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓燕，林小丁，余林玲，孙彦，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：