多靶点复合杯芳烃金纳米粒在阿尔茨海默症的诊断治疗作用及分子机制研究

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease associated with aging. The main clinical symptom of AD is cognitive impairment. The pathogenesis of AD is still not fully elucidated. Currently anti-AD drugs are mostly single-targeted, whose clinical efficacy is far from satisfactory. To tackle this problem, we proposed a new strategy of multi-targeted therapy for AD. Based on this strategy, we developed a composite nanomaterial that can simultaneously interfere with two or more AD pathogenicity. Applicant's previous study have found that phosphorylated calix[4]arene forms stable host-guest complexes with metal compounds. Further study found that the upper groups of phosphorylated calix[4]arene could be modified for targeted delivery of the brain. Therefore, the applicant hypothesizes that the composite nanomaterials of PTN-LPFFD@Cali4-OH@AuNPs with calixarene as a key component can play a role in multi-target treatment of AD by improving brain targeted ability. This project is to elaborate the effect of calixarene-based composite nanomaterials in the diagnosis and treatment of AD from cell level and animal level. And its molecular mechanism will be further studied. At the end, this project will providing an theoretical basis for potential clinical application and industrialization.

阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease, AD)是一种与衰老相关、以认知障碍为主要临床表现的神经退行性疾病，发病机制仍未完全阐明。目前应用于抗AD临床治疗的药物多属于单靶点化合物，临床疗效不够理想。为此本课题拟采用多靶点治疗AD的策略，基于这一策略开发同时干预2个甚至更多个AD致病环节的复合纳米材料。申请人前期研究发现磷酸化杯[4]芳烃能够与金属化合物形成稳定的主客复合物。进一步研究发现将磷酸化杯芳烃的上缘进行修饰后，能够将其靶向至脑特定部位。因此申请人拟采用以杯芳烃作为关键组分的复合金纳米粒PTN-LPFFD@Cali4-OH@AuNPs，使其在提高脑靶向能力的同时发挥多靶点治疗AD的作用。本课题拟从纳米体系的构建及表征、细胞水平和动物水平系统阐述以杯芳烃为核心的复合纳米材料诊断、治疗AD的作用效果并进一步研究其分子机制，为临床应用及产业化提供研究基础。

本项目通过负载蝙蝠葛碱的氧化石墨烯纳米颗粒，少层石墨烯进行C60修饰，载蝙蝠葛碱磷酸化杯[4]芳烃纳米颗粒，用于治疗阿尔茨海默病、神经胶质母细胞瘤、原发性脑出血。. 我们制备了载蝙蝠葛碱（Dau）的氧化石墨烯（GO）的纳米颗粒。该纳米颗粒具有抗炎和抗氧化应激的协同作用并对淀粉样蛋白（Aβ）错误折叠和聚集具有抑制作用。体内外结果均表明载Dau的GO能通过增加超氧化物歧化酶浓度从而降低氧化应激效应，进而降低丙二醛水平；该纳米颗粒还能减轻Aβ1-42诱导的AD小鼠的认知记忆障碍并抑制小胶质细胞极化。因此，加载Dau的GO有可能成为一种有效治疗AD的新疗法。. 我们在对磷酸杯 [8] 芳烃水溶液中，一种非常规纳米碳杂化材料可由机械剥离的几层石墨烯（FLG）和附着在其表面上的C60 分子组成。其中杯芳烃增加此材料的水溶性和 π-π 相互作用，使 C60 在水中的 FLG上自组装成为可能。 由于 C60 的水溶性和暴露面积显着增加，杯芳烃介导的 C60 附着的 FLG 在激光照射下能够产生大量活性氧 (ROS)，从而增强对 SH-SY5Y 人神经母细胞瘤细胞系的光毒性。. 我们开发了一种基于磷酸化杯[4]芳烃衍生物的金属离子响应型纳米载体，以便将神经保护剂蝙蝠葛碱（DRC）特异性地输送到原发性脑出血部位。我们发现载蝙蝠葛碱磷酸化杯[4]芳烃纳米颗粒能通过抑制胶质细胞的活化、中性粒细胞的浸润以及增强促炎因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）和基质金属蛋白酶-9的产生，显著降低了脑含水量，恢复了血脑屏障的完整性，并能显著恢复缺损神经功能。这些结果表明，载蝙蝠葛碱磷酸化杯[4]芳烃纳米颗粒可以通过减少炎症损伤、抑制细胞凋亡和铁死亡来改善小鼠ICH模型的治疗效果。. 在项目资助期间，研究工作进展顺利取得了一些成果，发表受标注项目资助的SCI论文5篇，授权国家发明专利3项，顺利完成研究目标。.