智能纳米材料选择性清除β-淀粉样肽及缓解其神经毒性的机理研究

Alzheimer's disease (AD) is the fourth leading cause of death in the elderly. β-amyloid peptide (Aβ), which is a major component of senile plaques, plays a key role in the development and progression of AD. Excessive production of Aβ and its reduced metabolism are of great importance in the pathogenesis of AD. Therefore, accelerating the clearance of Aβ is one of the most attractive methods in the treatment of AD. Although some progress has been made in the study of degradation of Aβ, such drugs may degrade the essential biological proteins or excessively induce autophagy in the process of delivery. In this project, a nano platform of intelligently degrading Aβ peptides will be constructed to avoid the side effects caused by traditional Aβ scavengers. Herein, upconverting nanoparticles have been used to construct photo-response smart nanoparticles to degrade Aβ. Under low-power near-infrared illumination, the intelligent system can capture Aβ; under high-power near-infrared illumination, the intelligent system can effectively degrade Aβ. Through this procedural intelligent regulation, not only the efficacy can be improved, but also the side effects of the nanomaterial can be minimized. This project will explore a new way to further prevent and treat AD in the future and to study the interaction between functionalized nanoparticles and biomolecules.

阿尔茨海默症（AD），即老年痴呆症，是导致老年人死亡的第四大病因。β-淀粉样蛋白（Aβ）是老年斑的主要成分，在AD的发生和发展中起关键作用。Aβ的产生过多及其代谢减少是AD发病过程中起重要作用的两个过程。因此，加速Aβ的清除在AD的治疗中具有重要意义。虽然Aβ降解的研究取得了一定的进展，但这类药物在输送过程中可能会降解体内的必需生物蛋白或过度诱导机体自噬。本项目旨在构建智能降解Aβ肽的纳米体系来避免应用传统Aβ清除剂而产生副作用。本项目利用上转换纳米粒子来构建光响应的智能纳米材料降解Aβ。在低功率的近红外光照下，该智能体系能够抓取Aβ；在高功率的近红外光照下，该智能体系能够有效降解Aβ。通过这种程序性的智能调控，不仅能够提高药效，还能最大限度地降低纳米材料体系对机体的副作用。为日后进一步预防和治疗AD，以及为研究功能化纳米粒子与有机生物分子间的相互作用探索一条新途径。

β-淀粉样蛋白（Aβ）是老年斑的主要成分，在AD的发生和发展中起关键作用。Aβ的产生过多及其代谢减少是AD发病过程中起重要作用的两个过程。因此，促进Aβ的清除在AD的治疗中具有重要意义。在本项目的资助下，我们利用上转换纳米粒子构建了两种近红外光响应的智能纳米材料用于抑制Aβ蛋白的毒性。①基于稀土上转换纳米粒子的纳米药物释放体系（UCNPs@CH/POM@SP）。在低功率的近红外光照下，富集Aβ蛋白；在高功率的近红外光照下，降解Aβ蛋白。②靶向Aβ蛋白的功能化稀土上转换纳米药物（UCNPs@SiO2-ThS）。在近红外光照下该纳米药物可通过氧化单体和纤维的方式降低Aβ蛋白的毒性。此外，我们还研究了Aβ蛋白在润湿性可变的界面上的聚集行为，为进一步认识Aβ蛋白的异常聚集与生物膜动态变化之间的联系提供了新的线索。本项目以Aβ为靶点设计的纳米药物具有高靶向性，可有效避免对正常组织的损伤及其他副作用。相关的机理研究对在分子水平上揭示Aβ的致病机制具有重要意义。本项目所取得的成果为日后进一步预防和治疗AD，以及为研究功能化纳米粒子与有机生物分子间的相互作用提供理论与技术支持。