一种用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点及制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点及制备与应用，属于生物医药技术领域。本发明专利技术碳点由具有还原性的碳源、刚果红和含有过氧键的氧化剂通过一锅法制备得到。本发明专利技术制备的碳点兼具蛋白聚集体红色荧光开启成像、蛋白质聚集抑制和活性氧清除多重功能，可用于检测蛋白质聚集体、抑制蛋白质聚集以及清除活性氧的应用。本发明专利技术提供的多功能碳点制备方法简单易行、成本低廉，适合大规模生产，碳点的红色荧光响应信号具有较强的抗光漂白能力，在蛋白质聚集疾病方面具有较大的应用前景。在蛋白质聚集疾病方面具有较大的应用前景。在蛋白质聚集疾病方面具有较大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点及制备与应用


[0001]本专利技术属于生物医药
，涉及一种用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点及制备与应用，尤其涉及一类针对蛋白质聚集兼具检测和治疗功能的碳点，具体涉及一类兼具蛋白聚集体荧光成像、蛋白质聚集抑制和活性氧清除多功能碳点的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]蛋白质是组成生物体的重要物质基础，参与机体生化反应网络中的各种环节，是生命活动的主要承担者。蛋白质的结构对其维持正常的生理功能至关重要。然而，在病理条件下，某些蛋白质发生错误折叠和聚集，由可溶性蛋白单体转变为富含β折叠结构的不溶性蛋白聚集体，沉积于特定的组织或器官中，该病理现象不仅会导致相应蛋白质丧失正常的生理活性，生成的中间聚集态(如寡聚体和原纤维)还可能引起细胞膜损伤、细胞器功能障碍以及细胞氧化应激等毒性作用，被证实与多种神经退行性疾病和代谢性疾病的发生、发展密切相关。例如，与β
‑
淀粉样蛋白(Aβ)聚集相关的阿尔茨海默病(AD)，与α
‑
突触核蛋白(α
‑
syn)聚集相关的帕金森病(PD)，以及与人胰岛淀粉样多肽(IAPP)和胰岛素聚集相关的II型糖尿病(T2DM)等。
[0003]针对蛋白质聚集病理改变，一方面，其聚集沉积物作为相关疾病的重要病理标志物，如AD患者脑中的老年斑、PD患者脑中的路易小体等，开发有效的成像检测方法对疾病的早期诊断具有重要意义。另一方面，为了避免蛋白质聚集造成的细胞毒性以及后续器官功能障碍，抑制蛋白质聚集被认为是一项重要的治疗策略。此外，由于该病理过程的发展与过量活性氧的产生密不可分，因此，在抑制聚集的同时清除活性氧，降低氧化应激水平，有助于进一步减轻相应的病理损伤。更重要的是，开发具有诊疗一体化应用潜力的探针，通过结合检测和治疗功能，有望实现以检测信号实时反馈治疗效果并指导治疗过程，具有更加安全高效的优点，但是该类探针的开发仍然存在较大的挑战。
[0004]荧光成像是一种侵入性低、可实现在体检测的方法，在疾病诊断领域具有广阔的应用前景。作为一种具备优异荧光性能的碳基纳米材料，碳点还具有生物相容性好、毒性低和制备成本低廉等优点，被广泛应用于生物医学领域，包括针对蛋白质聚集疾病标志物的检测，以及抑制蛋白质聚集或解离蛋白聚集体等治疗研究。然而，大部分碳点的荧光响应信号为蓝绿光，检测过程容易受到生物样品自发蓝色荧光的干扰，且兼具检测和治疗双重应用能力的碳点仍然十分有限，其制备方法仍有待进一步拓展。因此，开发对蛋白聚集体具有红色荧光检测性能，并对蛋白质聚集过程具有治疗干预功效的碳点，对相关疾病的早期诊断和治疗研究具有重要意义，并有助于进一步扩展碳点在疾病诊疗领域的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服碳点在蛋白质聚集疾病诊疗应用中的局限，提供一种具有一定普遍适用性的多功能碳点的制备方法，可用于制备一类同时具有蛋白聚集体红色荧光开启成像、蛋白质聚集抑制以及活性氧清除的多功能碳点。该类碳点的制备方法简单易
行，成本低廉，所制备的碳点同时具有检测和治疗双重应用功能，可进一步用于蛋白质聚集疾病的诊断试剂、治疗药物或诊疗一体化药物的制备。
[0006]根据本专利技术第一方面，提供了一种用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将碳源、刚果红和氧化剂溶解于去离子水中，加热进行反应；然后离心收集上清液；所述碳源具有还原性，所述氧化剂含有过氧键；
[0008](2)将步骤(1)得到的上清液进行透析，透析后将透析内液取出，加热得到碳点浓缩液。
[0009]优选地，所述碳源为柠檬酸、乙二胺和抗坏血酸中的至少一种。
[0010]优选地，所述氧化剂为过硫酸铵、过氧化苯甲酰和过氧化氢中的至少一种。
[0011]优选地，所述去离子水中碳源的浓度为0.2
‑
3mol/L，氧化剂浓度为0.002
‑
0.5mol/L，刚果红浓度为0.2
‑
20g/L。
[0012]优选地，步骤(1)中，加热的温度为100
‑
300℃，时间为5min
‑
8h。
[0013]根据本专利技术另一方面，提供了任一所述方法制备得到的碳点。
[0014]根据本专利技术另一方面，提供了所述的碳点用于制备蛋白质聚集体检测试剂的应用。
[0015]根据本专利技术另一方面，提供了所述的碳点用于制备蛋白质聚集体抑制药物的应用。
[0016]优选地，所述蛋白质聚集体由聚集性蛋白形成的含β折叠结构的聚集体；
[0017]优选地，所述聚集性蛋白为β
‑
淀粉样蛋白、α
‑
突触核蛋白、人胰岛淀粉样多肽、胰岛素、亨廷顿蛋白、超氧化物歧化酶、朊蛋白和溶菌酶中的至少一种。
[0018]根据本专利技术另一方面，提供了所述的碳点用于制备活性氧清除药物的应用。
[0019]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0020](1)本专利技术提供的碳点制备原料廉价易得，制备方法简单易行，无需繁杂的后修饰过程，其时间和经济成本均较低，适合大规模生产。
[0021](2)本专利技术提供的碳点制备方法，可用于制备多种兼具蛋白聚集体红色荧光开启成像、蛋白质聚集抑制和活性氧清除多重作用的碳点。检测方面，基于响应分子刚果红，以及还原性碳源和氧化剂的掺入，所制备碳点表面的吸电子基团和给电子基团与碳核之间形成的大共轭结构可能赋予其红色荧光响应性能。碳点的红色荧光响应信号具有避免生物样品自发蓝色荧光干扰的能力，且碳点的红色荧光具有比刚果红更好的抗光漂白性，表明其在生物成像及疾病早期诊断方面具有较大的应用前景；治疗方面，该类碳点不仅具有有效抑制蛋白质聚集的功能，还能够清除活性氧降低氧化应激损伤。
[0022](3)本专利技术提供的碳点具有检测和治疗的双重应用功能，具有诊疗一体化应用潜力，为蛋白质聚集疾病的诊断试剂、治疗药物或诊疗一体化药物的研发提供了新方法。
附图说明
[0023]图1为CA
‑
CDs的透射电镜图与粒径分布图；
[0024]图2为EDA
‑
CDs的透射电镜图与粒径分布图；
[0025]图3为刚果红、CA
‑
CDs和EDA
‑
CDs标记胰岛素聚集体和Aβ
42
聚集体的荧光显微镜图像，以及刚果红、CA
‑
CDs和EDA
‑
CDs检测胰岛素单体和胰岛素聚集体的荧光光谱图；
[0026]图4为刚果红、CA
‑
CDs和EDA
‑
CDs标记胰岛素聚集体的抗光漂白性能对比；
[0027]图5为CA
‑
CDs和EDA
‑
CDs对胰岛素聚集的抑制作用结果，其中(A)为不同浓度CA
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳源、刚果红和氧化剂溶解于去离子水中，加热进行反应；然后离心收集上清液；所述碳源具有还原性，所述氧化剂含有过氧键；(2)将步骤(1)得到的上清液进行透析，透析后将透析内液取出，加热得到碳点浓缩液。2.如权利要求1所述的用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点的制备方法，其特征在于，所述碳源为柠檬酸、乙二胺和抗坏血酸中的至少一种。3.如权利要求1或2所述的用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵、过氧化苯甲酰和过氧化氢中的至少一种。4.如权利要求1所述的用于检测和抑制蛋白质聚集的碳点的制备方法，其特征在于，所述去离子水中碳源的浓度为0.2
‑
3mol/L，氧化剂浓度为0.002
‑
0.5mol/L，刚果红浓度为0.2

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽，余旭，李琴英，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：