一种具有活性氧清除作用的纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种具有活性氧清除作用的纳米材料及其制备方法和应用，该纳米材料为基于壳聚糖的普鲁士蓝纳米材料，该纳米材料的外壳为壳聚糖，内核球体为普鲁士蓝纳米颗粒，所述的壳聚糖与普鲁士蓝质量比为(7

【技术实现步骤摘要】
一种具有活性氧清除作用的纳米材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种具有活性氧清除作用的纳米材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]帕金森病(PD)是世界上最常见的神经退行性疾病之一，其临床特征是运动障碍、认知障碍、自主神经功能障碍和其他非运动障碍。全球人口老龄化预计将增加帕金森病的患病率，并挑战医疗和社会经济护理系统。在过去的二十年中，已经开发了各种治疗策略(例如，手术、锻炼和药物疗法)来治疗PD。这些策略可能会延缓运动障碍的恶化，降低发病率和死亡率，但不能完全阻止疾病的发展。因此，迫切需要开发更先进的策略来抑制PD进展。由于过量的活性氧(ROS)在PD发病过程中可以通过诱导氧化应激并促进α
‑
突触核蛋白的异常积累，从而促进小胶质细胞中的M1极化表型，最终导致神经炎症和多巴胺能神经元的死亡。因此，具有ROS清除特性的治疗剂可以通过抑制脑内的炎症来抑制PD的发展。然而，由内皮细胞与神经血管单位中的周细胞、星形胶质细胞、神经元和小胶质细胞相互作用形成的血脑屏障(BBB)限制了将治疗剂递送至中枢神经系统以治疗PD。因此，开发能够同时清除过量自由基、抑制神经炎症和有效穿过BBB的抗PD药物是非常需要的，但仍然具有挑战性。
[0003]普鲁士蓝(PB)是美国食品药品监督管理局(FDA)批准在临床上用于治疗放射性暴露的药物，已有研究表明，药物级PB是一种有用的螯合剂，并通过清除ROS显示出显著的抗氧化作用。PB有效清除ROS的能力表明它对PD具有潜在的神经保护作用，但其穿过BBB的渗透性较差。
[0004]专利CN111529547A公开了一种普鲁士蓝纳米颗粒在制备预防、延缓或治疗神经系统退行性疾病药物中的应用，该专利研究发现普鲁士蓝纳米颗粒在预防、延缓或治疗神经系统退行性疾病方面均具有显著的功效；细胞水平试验结果表明，普鲁士蓝纳米颗粒能够降低过氧化氢刺激的神经细胞内的活性氧水平，提高过氧化氢刺激的神经细胞中的活细胞比例；动物水平试验结果表明，普鲁士蓝纳米颗粒能够显著降低神经系统退行性疾病模型小鼠海马中氧化应激标志物的表达水平，显著提高神经系统退行性疾病模型小鼠的学习和记忆能力、改善运功功能障碍；且普鲁士蓝纳米颗粒的制备过程简单，易宏量生产，反应条件温和，易表面修饰。但该专利所提供的普鲁士蓝纳米粒子并无壳聚糖或其他材料修饰，这会导致普鲁士蓝纳米粒子穿越血脑屏障的转运率较低，从而治疗神经系统退行性疾病的效果较差。
[0005]专利CN106727432A公开了一种类普鲁士蓝纳米颗粒及其制备方法与应用，该纳米颗粒由类普鲁士蓝纳米颗粒作为内核、有机高分子表面保护剂聚乙烯吡咯烷酮/壳聚糖和透明质酸包覆于纳米颗粒表面形成；上述类普鲁士蓝纳米颗粒的制备方法为：S1、配制含有锌盐、硫酸亚铁、铁盐和有机高分子表面保护剂的混合溶液；S2、在室温下搅拌30min至2h后，将溶液放入装有蒸馏水的透析袋中透析两天；S3、将固体物质捞出，通过冷冻干燥法收
集固体产物。但该专利所制备的类普鲁士蓝纳米粒子需要透析和冷冻干燥，制备方法复杂且耗时较长；且类普鲁士蓝纳米粒子应用在癌症靶向治疗中，实验对象为癌细胞，未涉及神经系统退行性疾病的治疗。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种具有活性氧清除作用的纳米材料及其制备方法和应用，本专利技术制备方法简单高效，合成的纳米粒子可以高效穿越血脑屏障，高效清除脑组织中的活性氧，从而较好地治疗神经系统退行性疾病，可用于缓解帕金森病。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种具有活性氧清除作用的纳米材料，该纳米材料为基于壳聚糖(CS)的普鲁士蓝(PB)纳米材料，该纳米材料的外壳为壳聚糖，内核球体为普鲁士蓝纳米颗粒，所述的壳聚糖与普鲁士蓝质量比为(7
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9):1，所述的纳米材料提高普鲁士蓝纳米颗粒的稳定性和抗氧化活性，提高普鲁士蓝穿越血脑屏障的转运效率。
[0009]通过用诸如聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮和聚二烯丙基二甲基氯化铵之类的聚合物进行包覆，PB的稳定性得到了改善。在这些聚合物中，CS因其良好的稳定性、优异的生物相容性、生物可降解性和生物安全性而为人所知。
[0010]目前，以CS为模板的PB纳米颗粒以前已有报道；然而，包括PB和CS的复合物对其抗氧化活性的协同作用还没有报道，尽管两者都是显著的ROS清除剂。
[0011]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种具有活性氧清除作用的纳米材料的制备方法，该方法将壳聚糖溶解于稀酸中，离心后取上清液过膜，先后加入铁氰溶液和铁盐溶液，使用丙酮纯化反应液，得到基于壳聚糖的普鲁士蓝纳米材料水溶液。
[0012]CS分子由多个D
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氨基葡萄糖单元通过β
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1,4糖苷键组成，在酸性条件下，具有还原性的游离醛基通过β
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1,4糖苷键组成的水解过程从CS分子中释放出来。释放的醛基是一种温和的还原性物质，可以将解离出来的铁离子还原成亚铁离子，进而与溶液中铁氰根离子([Fe(CN)6]3‑
)结合形成基于CS的PB纳米颗粒。
[0013]进一步地，该方法包括以下步骤：
[0014](1)将壳聚糖溶解于稀酸中，搅拌使粉末溶解，制备成壳聚糖溶液；
[0015](2)将壳聚糖溶液离心；
[0016](3)离心后取上清液于滤膜中过滤，取壳聚糖滤液缓慢加入铁氰溶液，搅拌后再向溶液中缓慢加入铁盐溶液搅拌；
[0017](4)向反应液中加入丙酮，离心，弃上清，加入丙酮涡旋，离心，弃上清，加入去离子水涡旋使沉淀完全溶解，得到基于壳聚糖的普鲁士蓝纳米材料水溶液。
[0018]进一步地，步骤(1)中稀酸包括稀盐酸或稀醋酸，氢离子浓度为0.5
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2mol/L，搅拌速率为1500
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3000rpm，温度为20
‑
30℃，时间为1
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2h，壳聚糖浓度为0.5
‑
1.5mg/mL。
[0019]进一步地，步骤(2)中离心速率为6000
‑
7500rpm，温度为20
‑
30℃，时间为35
‑
45min。
[0020]进一步地，步骤(3)中普鲁士蓝是由等物质的量的铁氰和铁盐混合形成，铁氰包括铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])或亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])，铁盐包括氯化亚铁(FeCl2)、氯化铁
(FeCl3)、硫酸亚铁(FeSO4)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)、硝酸亚铁(Fe(NO3)2)或硝酸铁(Fe(NO3)3)。
[0021]进一步地，步骤(3)中滤膜孔径为0.1
‑
0.5μm；
[0022]铁氰溶液和铁盐溶液铁元素浓度均为1
‑
10mmol/L，搅拌速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有活性氧清除作用的纳米材料，其特征在于，该纳米材料为基于壳聚糖的普鲁士蓝纳米材料，该纳米材料的外壳为壳聚糖，内核球体为普鲁士蓝纳米颗粒，所述的壳聚糖与普鲁士蓝质量比为(7
‑
9):1，所述的纳米材料提高普鲁士蓝纳米颗粒的稳定性和抗氧化活性，提高普鲁士蓝穿越血脑屏障的转运效率。2.一种如权利要求1所述的具有活性氧清除作用的纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法将壳聚糖溶解于稀酸中，离心后取上清液过膜，先后加入铁氰溶液和铁盐溶液，使用丙酮纯化反应液，得到基于壳聚糖的普鲁士蓝纳米材料水溶液。3.根据权利要求2所述的一种具有活性氧清除作用的纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶解于稀酸中，搅拌，制备成壳聚糖溶液；(2)将壳聚糖溶液离心；(3)离心后取上清液于滤膜中过滤，取壳聚糖滤液加入铁氰溶液，搅拌后再向溶液中加入铁盐溶液搅拌；(4)向反应液中加入丙酮，离心，弃上清，加入丙酮涡旋，离心，弃上清，加入水涡旋，得到基于壳聚糖的普鲁士蓝纳米材料水溶液。4.根据权利要求3所述的一种具有活性氧清除作用的纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中稀酸包括稀盐酸或稀醋酸，氢离子浓度为0.5
‑
2mol/L，搅拌速率为1500
‑
3000rpm，温度为20
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30℃，时间为1
‑
2h，壳聚糖浓度为0.5
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1.5mg/mL。5.根据权利要求3所述的一种具有活性氧清除作用的纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中离心速率为6000
‑
7500rpm，温度为20
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30℃，时间为35

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇，田博，於露，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：