描述了用于制备生物相容性材料的纳米颗粒的方法，其中提供了包含三价铈离子、乙二胺二琥珀酸、氧化剂、水和任选地柠檬酸的水性反应混合物以及在所述反应混合物中直接形成铈氧化物纳米颗粒稳定分散体的温度条件。描述了由铈氧化物、乙二胺二琥珀酸和任选地柠檬酸构成的生物相容性纳米颗粒。通过用柠檬酸和乙二胺二琥珀酸制备的铈氧化物纳米颗粒示出过氧化氢酶样酶活性的提高。
EDDS chelating nanoscale cerium oxide with catalase like activity
A method for preparing nano particles of biocompatible material are described, which provides a trivalent cerium ion and ethylenediamine two succinic acid, oxidizing agent, water and optionally citric acid aqueous reaction mixture and the reaction mixture formed directly in the temperature conditions of cerium oxide nanoparticles stabilized dispersions. The biocompatible nanoparticles composed of cerium oxide, ethylenediamine two succinic acid and optional citric acid are described. Cerium oxide nanoparticles prepared with citric acid and ethylenediamine two succinic acid showed that the activity of catalase like enzyme was improved.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有过氧化氢酶样活性的EDDS螯合纳米铈氧化物相关申请的交叉引用本专利申请要求2015年1月20日提交的美国临时专利申请序列号62/125,381，EDDSCHELATEDNANOCERIAWITHCATALASE-LIKEACTIVITY的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术一般地涉及纳米科学和纳米医学领域的改进。特别地，本专利技术涉及制备纳米颗粒的方法、包含生物相容性材料的纳米颗粒、以及具有过氧化氢酶样活性(catalase-likeactivity)的纳米颗粒。本专利技术还涉及这样的纳米颗粒用于催化过氧化氢的消除、或者预防或治疗疾病(更特别地，降低由于过氧化氢(例如通过施用具有过氧化氢酶样活性的纳米颗粒)而产生的氧化应激作用)的用途。
技术介绍
氧化应激在许多人类疾病(且特别是神经退行性疾病)的发病机制中发挥主要作用。因此，使用可降低特定自由基物质的抗氧化剂的治疗可防止组织损伤并改善存活和神经病学结局二者。过氧化氢是许多重要细胞过程的副产物；然而，它也是生理环境中已知的自由基生成剂或前体。过氧化氢酶是天然存在的抗氧化酶(氧化还原蛋白(redoxprotein))，其通过催化过氧化氢分解为水和氧而防止过氧化氢的过量形成。具有模拟细胞酶过氧化氢酶活性(即，过氧化氢酶样活性)的抗氧化药物可减慢多种氧化应激相关疾病和事件(例如缺血性卒中)的进展。在纳米医学中使用纳米铈氧化物(nanoceria)的起源可追溯至Bailey和Rzigalinski的开创性工作，其中观察到将超细的铈氧化物(ceriumoxide)颗粒施用于培养的脑细胞大大地增强了细胞存活能力，如Rzigalinski在NanoparticlesandCellLongevity，TechnologyinCancerResearch&Treatment4(6)，651-659(2005)中所描述。更特别地，当用由反胶束微乳化技术合成的2至10纳米(nm)大小的铈氧化物纳米颗粒处理体外大鼠脑细胞培养物时，其表现出约3至4倍长的存活时间，如Rzigalinski等于2003年9月4日提交的美国专利7,534,453中所公开。随后，Rzigalinski等在WO2007/002662中公开了这些特定纳米铈氧化物颗粒的许多问题。通过反胶束微乳化技术产生的纳米铈氧化物具有以下问题：(1)粒度不能良好地控制在所报道的2至10纳米(nm)范围内，使得批次之间的可变性较高；(2)用于反胶束合成加工成最终产物的表面活性剂尾料(tailing)如二(乙基己基)磺基琥珀酸钠(也称为多库酯钠或(AOT))导致了毒性响应；(3)当将这些纳米颗粒放置在生物介质中时，表面活性剂尾料量的无法控制产生了聚集的问题，导致效力和可递送性降低；以及(4)铈的价态(+3/+4)随时间不稳定。因此，通过反胶束微乳化技术产生的铈氧化物纳米颗粒在批次之间是高度可变的，并且对哺乳动物细胞显示出比期望毒性更高的毒性。作为代替方案，Rzigalinski等在WO2007/002662中描述了从至少3个商业来源获得的通过高温技术合成的纳米铈氧化物的生物学效力。报道称铈氧化物纳米颗粒的这些替代来源提供了批次之间活性的优异可再现性。还报道了在不考虑来源的情况下，具有小尺寸、窄尺寸分布和低聚集速率的铈氧化物颗粒是最有利的。这些专利技术人(Rzigalinski等)还报道了其中对于递送，非聚集形式的纳米颗粒是有利的。为了实现该目标，他们报道了可在超高纯水或者用超高纯水制备的生理盐水中对按重量计约10％的纳米铈氧化物的原液进行超声处理。然而，我们已经确认了其他人已注意到的，纳米铈氧化物(通过高温技术合成并且从商业来源获得)的超声处理水性分散体是高度不稳定的并且迅速沉降(即，在几分钟内)，造成施用来自这些来源的纳米铈氧化物的水性分散体时具有显著的可变性。我们也已经观察到向小鼠施用这些纳米铈氧化物的经超声处理水性分散体(例如，从Sigma-Aldrich获得)，结果是铈氧化物(ceria)在肝和肾中迅速沉积以及动物的健康迅速衰退。尽管含有纳米颗粒的铈氧化物可通过本领域中已知的多种技术制备，但是颗粒通常需要稳定剂以防止不期望的聚集。关于先前使用的生物相容性纳米铈氧化物稳定剂，Masui等，J.Mater.Sci.Lett.21，489-491(2002)描述了直接产生稳定的铈氧化物纳米颗粒的水性分散体的两步水热法(hydrothermalprocess)，其使用柠檬酸盐缓冲剂作为稳定剂。然而，该方法是时间和设备二者密集型，需要在密闭反应器中两个独立的24小时反应步骤。DiFrancesco等在2007年9月4日提交的PCT/US2007/077545，“METHODOFPREPARINGCERIUMDIOXIDENANOPARTICLES”中描述了在生物相容性α-羟基羧酸稳定剂(例如乳酸、酒石酸、葡萄糖酸和2-羟基丁酸)的存在下，在高度酸性条件(pH＜4.5)下三价铈离子(cerousion)被过氧化氢氧化。具体地，示出稳定剂乳酸和乳酸与乙二胺四乙酸(EDTA)的稳定剂组合在工作实施例中在高酸性反应条件下直接产生平均粒度为3至8nm的纳米铈氧化物颗粒的稳定分散体。共同转让的美国专利9,034,392描述了在柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸(EDTA)的存在下(其中CA与EDTA的摩尔比为约0.1至约3.0)，三价铈离子被过氧化氢氧化，从而在反应混合物中直接形成稳定化铈氧化物纳米颗粒的水性分散体而无需分离纳米颗粒。显示用在该摩尔量范围内的CA和EDTA的组合所稳定化铈氧化物纳米颗粒在缺血性卒中的离体鼠脑切片模型中协同地降低由于氧化应激而产生的细胞死亡。共同转让的美国专利申请2014/0322333描述了在柠檬酸和选自以下的螯合剂的存在下三价铈离子被过氧化氢氧化：氨三乙酸(nitrilotriaceticacid，NTA)、乙二醇四乙酸(ethyleneglycoltetraaceticacid，EGTA)和二亚乙基三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaaceticacid，DTPA)，从而在反应混合物中直接形成稳定化铈氧化物纳米颗粒的水性分散体而无需分离纳米颗粒。显示这些稳定化铈氧化物纳米颗粒在缺血性卒中的离体鼠脑切片模型中降低由于氧化应激而产生的细胞死亡。如以上所述，已报道了用于制备生物相容性地稳定化铈氧化物纳米颗粒的水性分散体的多种方法。具有提高的过氧化氢酶样活性的抗氧化药物将更迅速地降低由过氧化氢的过量形成而造成的组织损伤，和/或可使得能够相应地降低药物剂量，从而降低药物成本和/或对患者的药物副作用。因此，仍然需要在稳定化铈氧化物纳米颗粒的水性分散体中提高过氧化氢酶样活性。专利技术概述根据本专利技术的第一方面，提供了制备纳米颗粒分散体的方法，其包括：形成包含三价铈离子、乙二胺二琥珀酸、氧化剂、水和任选地还包含柠檬酸的反应混合物；任选地，加热或冷却所述反应混合物；从而在所述反应混合物中形成铈氧化物纳米颗粒分散体而无需分离纳米颗粒。在本专利技术的第二方面中，提供了在乙二胺二琥珀酸的存在下制备的、以及任选的还在柠檬酸的存在下制备的铈氧化物纳米颗粒。在本专利技术的第三方面中，提供了用于预防和/本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备纳米颗粒分散体的方法，其包括：a.形成包含三价铈离子、乙二胺二琥珀酸、氧化剂和水的反应混合物；以及b.在所述反应混合物中形成铈氧化物纳米颗粒分散体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.20 US 62/125,3811.制备纳米颗粒分散体的方法，其包括：a.形成包含三价铈离子、乙二胺二琥珀酸、氧化剂和水的反应混合物；以及b.在所述反应混合物中形成铈氧化物纳米颗粒分散体。2.权利要求1所述的方法，其中所述反应混合物还包含柠檬酸。3.权利要求1所述的方法，其还包括将所述反应混合物加热或冷却至约0℃至约100℃的温度。4.权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂包含过氧化氢。5.权利要求1所述的方法，其中所述铈氧化物纳米颗粒是基本上非聚集的。6.权利要求l所述的方法，其中所述铈氧化物纳米颗粒的特征在于小于约30纳米的流体动力学直径。7.权利要求2所述的方法，其中所述铈氧化物纳米颗粒的特征在于小于约5纳米的流体动力学直径。8.药物组合物，其包含铈氧化物纳米颗粒和乙二胺二琥珀...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·莱斯利·贝尔，
申请(专利权)人：丝润有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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