应对氧化应激以调节氧化还原平衡、防止氧化应激诱导的细胞损伤和死亡的方法与流程

应对氧化应激以调节氧化还原平衡、防止氧化应激诱导的细胞损伤和死亡的方法
本技术要求于2019年11月15日提交的美国非临时申请第16/685,729号的优先权，该申请通过引用方式整体并入本文。版权声明本专利公开内容的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人对专利及商标局的文件或记录中所呈现的专利文档或专利公开进行复制，但是对所有其他内容均保留全部版权。


背景技术：
技术领域
1.本发明涉及用于调节氧化应激或氧化还原信号传导的组合物。特别地，本发明涉及调节氧化应激和氧化还原平衡的富勒烯组合物及相关的酶模拟物。相关技术
2.是一种在细胞的抗氧化能力被活性氧(ros)击垮导致氧化还原失衡时出现的生物状态。活性氧是一种由氧形成的自由基。自由基是含有一个或多个未配对轨道电子的化学物质，因此是不稳定的，并且易于与其他分子反应形成具有较低能态的更稳定的化合物。为了达到这种稳定状态，ros可与细胞内的蛋白质、脂质和dna反应。这可使细胞因细胞成分(诸如酶、膜和dna)的失活而损伤甚至死亡。因此，ros和氧化应激作为一个整体被认为通过引起或加剧细胞死亡而参与心血管和炎性疾病、癌症和糖尿病等疾病的发生和/或传播。
3.ros可在氧化代谢过程中定期产生，并且在炎性过程中以更有效的水平产生。它也可存在于施用的产品中。在氧化代谢过程中，电子从电子传递链中流失并与氧结合，从而导致超氧阴离子自由基(o
2-)的形成。在炎症发生时，含有nadph氧化酶复合物的巨噬细胞和嗜中性粒细胞产生超氧自由基和过氧化氢以帮助破坏外来物质。环境因素诸如烟草烟雾、uv辐射和暴露于大气氧，以及运动时过度劳累和饮酒和食用某些食物，也可导致产生过多的ros。尽管这些因素中有许多可以避免或限制，但是作为人类，我们的杂食性饮食习惯使我们接触到各种各样的食物，其中一些可能导致肠道中氧化应激的增加。胃肠粘膜中ros不受控制地增加可导致炎性或缺血性疾病。氧化应激被认为在炎性肠病(ibd)的发生和发展中起作用。炎性刺激物与其细胞受体的结合触发了特定细胞内信号传导途径的活化，从而使炎性介质的产生上调。因此，抗氧化应激机制和抗氧化剂是限制ros增殖和重建稳定的氧化还原平衡的关键。
4.找到可以调节/减少细胞中的氧化应激或氧化还原信号传导的组合物以防止细胞或整个生物体的损伤甚至死亡(细胞死亡即细胞凋亡)，将是有用的。
5.生物富勒烯组合物在murphy，wilson，lu的名称为
″
multisubstituted fullerenes and methods for their preparation and characterization
″
的专利6,162,926(wilson 2000)中有详细报道。生物富勒烯在神经退行性疾病中的应用也有报道。
在转染或转化的经典基因组实验中使用富勒烯添加剂的细节已有广泛描述。
6.c60和c70富勒烯的天然混合物和人造混合物均存在。碳烟灰中的富勒烯浓度从自然界中的百万分之几到来自专门设计的制造工艺的碳烟灰中的高得多的浓度(1％-14％)不等。这种
″
所生产的
″
富勒烯烟灰通常为至少70％c60和约25％c70。其他富勒烯诸如c76、c78和c84也以小于5％的量存在(见图1)。在使这些组合物具有水溶性的方法中，向富勒烯添加基团的方法是众所周知的(图2)。向巴基球添加极性基团包括例如添加羟基(多羟基-c60)、硫酸基(fc4s)(见图3)或羧基(诸如c3)(见图4)。


技术实现要素：

7.本发明涉及c60和c70富勒烯在制剂中的组合将减少氧化应激并调节氧化还原信号传导的发现。这防止了因氧化损伤而导致的细胞损伤或细胞死亡。使用本发明的组合物可以防止细胞损伤，因此可以延长曾使用本发明的组合物处理过的细胞或生物体的寿命。
8.因此，在一个实施方案中，提供了一种调节有此需要的活细胞中的氧化应激或氧化还原信号传导的方法，该方法包括施用有效的富勒烯组合物，该富勒烯组合物含有c60或包含至少约70％c60的c60/c70混合物中的一者，其中该组合物调节至少一种活性氧(ros)并模拟超氧化物歧化酶(sod)。
9.在另一个实施方案中，提供了一种生产e，e，e-c60富勒烯三-丙二酸(c3)的方法，该方法包括以下步骤：a.以乙酸乙酯作为溶剂，使用浓度为1mmol-100mmol的1，8-辛二醇和丙二酸/二环己基碳二亚胺制备tris-连接子(tris-link)；b.大环三聚体与c60富勒烯在含碘/1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯的甲苯中反应；以及c.通过色谱法从副产物c3v中纯化c3。
附图说明
[0010]
图1示出了c60和c70以及其他可能存在于组合物中的次要富勒烯c76、c78和c84的结构。
[0011]
图2示出了取代的富勒烯。
[0012]
图3示出了本发明的两种典型水溶性c60化合物(多羟基-c60和fc4s)的结构。
[0013]
图4是c3的结构。
[0014]
图5a是用于产生图5b所示的水溶性2∶1复合物的γ环糊精。
[0015]
图6是合成c3大环三聚体中间体的过程。
[0016]
图7示出了利用大环三聚体中间体制备c3的过程。
[0017]
图8示出了大麻二酚(cbd)的结构。
[0018]
图9a示出了谷胱甘肽过氧化物酶模拟物依布硒啉的结构。图9b示出了谷胱甘肽过氧化物酶模拟化合物[2，2
′‑
二硒代双(n，/n-二甲基氨基)甲基苯]双(盐酸)盐。
[0019]
图10a示出了用水溶性富勒烯治疗晒伤皮肤之前的结果。图10b示出了用水溶性富勒烯治疗晒伤皮肤之后的结果，显示防止了皮肤死亡和脱皮。
[0020]
图11a示出了用水溶性c60衍生物fc4s(图3)治疗疣之前的情况。图11b示出了用水
溶性c60衍生物fc4s(图3)治疗疣之后的情况。
[0021]
图12a示出了用水溶性c60处理两周之后的番茄植物。图12b示出了未用水溶性c60处理两周之后的番茄植物。经处理的植物的重量是未经处理的植物的2倍。
具体实施方式
[0022]
尽管本发明易有许多不同形式的实施方案，但是在附图中示出了并且将在本文中详细描述特定实施方案，应当理解，本公开的此类实施方案被认为是原理的示例，并非旨在将本发明限制于所示出和描述的特定实施方案。在以下描述中，相同的参考标号用于描述附图的若干视图中的相同、相似或对应的部分。该详细描述限定了本文所用术语的含义，并具体描述了实施方案以便本领域技术人员实施本发明。定义
[0023]
术语
″
约
″
和
″
基本上
″
是指
±
10％。
[0024]
如本文所用，术语
″
一
″
或
″
一个
″
被定义为一个或多于一个。如本文所用，术语
″
多个
″
被定义为两个或多于两个。如本文所用，术语
″
另一个
″
被定义为至少第二个或更多个。如本文所用，术语
″
包括
″
和/或
″
具有
″
被定义为包含(即，开放式语言)。如本文所用，术语
″
偶联
″
被定义为连接，虽然不一定是直接连接，也不一定是机械连接。
[0025]
术语
″
包括
″
并不旨在将本发明限制于仅用这种包括性语言来要求保护本发明。使用术语
″
包括
″
的任何发明可以使用
″
组成
″
或
″
由......组成
″
权利要求语言分成一个或多个权利要求，并且意图也是如此。
[0026]
在本文通篇中对
″
一个实施方案
″
、
″
某些实施方案
″
、
″
实施方案
″
或类似术语的提及意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书通篇的各个地方出现的此类短语不一定都指相同的实施方案。此外，特定特征、结构或特性可不受限制地以任何合适的方式在一个或多个实施方案中组合。
[0027]
如本文所用，术语
″
或
″
应理解为包含性的或意指任何一个或任何组合。因此，
″
x、y或z
″
意指以下情况中的任何一种：
″
x，y，z
″
；
″
x，y
″
；
″
y，z
″
；
″
x、z
″
等。只有当元素、功能、步骤或动作的组合在某种程度上内在地相互排斥时，该定义才会出现例外。
[0028]
图中所示的附图是为了说明本发明的某些方便的实施方案，而不应被认为是对本发明的限制。在一个操作的现在分词之前的术语
″
手段
″
表示一种期望功能，对于该期望功能来说存在用于实现该期望功能的一个或多个实施方案，即一种或多种方法、设备或装置，并且本领域技术人员可以鉴于本文的公开内容从这些或它们的等同形式中选择，并且术语
″
手段
″
的使用无意于进行限制。
[0029]
如本文所用，术语
″
氧化应激
″
是指活体或细胞(植物或动物)中活性氧(ros)的产生和引入与活性氧清除系统之间的不平衡，这种不平衡导致活性氧过量。随着这种状态的恶化，核酸、蛋白质、脂质等活细胞的成分被氧化，从而导致细胞或整个生物体损伤。当暴露于内部或外部来源的氧化应激时，细胞通过诱导抗氧化蛋白或ii期解毒酶(诸如谷胱甘肽过氧化物酶)的表达来实现身体的防御。因此，氧化应激可损伤细胞，甚至导致细胞死亡或导致整个生物体死亡。
[0030]
如本文所用，术语
″
调节
″
是指调节
″
氧化应激反应
″
，并且是指生物样品(例如，生物体中的一种或多种细胞)对活性氧(ros)的产生之间的不平衡的生理反应，ros是包含氧
离子的化学活性分子，包括但不限于超氧阴离子(o
2-)、羟基负离子(-oh)、过氧亚硝酸根(oono)、一氧化氮(no)和过氧化氢(h2o2)。通过酶、抗氧化剂和其他化合物对ros的细胞调节促进ros分解，并使细胞处于氧化还原平衡状态或稳态。
[0031]
如本文所用，术语
″
氧化还原信号传导
″
是指细胞内氧化还原状态(氧化还原信号传导)的调节性改变，并且可以调节事件，诸如dna合成、酶活化、选择性基因表达、细胞周期调节、细胞生长和程序性细胞死亡。
[0032]
氧化应激和由此产生的信号传导途径已为人所知很长一段时间，但它们详细的操作生物化学相当复杂。一种称为harpin的商业农产品[c.oh等人，2007年，
″
growth-enhancing effect of hrpn in arabidopsis
″
，plantphysiol.，第145卷：第426页(2007年)]开启了控制植物体内氧化还原稳态的基因。而对动物体内类似功能的了解还很滞后。最近出现了一些有关动物氧化还原平衡的数据(c.lipina等人，
″
modulation of cellular redox homeostasis by the endocannabinoid system
″
，open biology，150276(2016年))。内源性大麻素ros信号传导系统使用大麻二酚(图8，称为cbd)化合物及其受体来控制在正常细胞中具有重要功能的酶和调节蛋白的产生。有关cbd诱导的ros产生与清除机制的调节、系统相互干扰以及对异常和病理的传播的影响的证据刚刚开始出现。显然，本发明的富勒烯制剂在该框架内起作用并提供额外的有益效果。
[0033]
如本文所用，术语
″
活细胞
″
是指代谢活跃的细胞，包括能够繁殖的细胞，其中这些细胞在活的生物体内。细胞的死亡通常称为凋亡。
[0034]
如本文所用，术语
″
c60/c70混合物
″
是指c60和c70富勒烯的混合物，其中在该混合物中存在至少约70％的c60富勒烯，其余部分的一部分为c70。在一个实施方案中，它还含有其他形式的富勒烯，包括c76、c78和c84。富勒烯是碳燃烧时形成的碳的球形基本形式。混合物可以是天然存在的或由单独的富勒烯组分混合而成。它们也可以是官能化的。对于大多数生物学应用(在流体或血液中循环、进入细胞和通过组织分布)来说，水溶性组合物是通常需要的。富勒烯的水溶性或非水溶性的改性形式是众所周知的。使分子具有极性则使其可溶于水，使分子具有非极性则使其可溶于有机溶剂或油。应当注意，根据需要，组合物可以是取代的或未取代的，可以是极性的或非极性的。这种组合的关键活性是ros清除性抗氧化剂。这意味着其活性类似于酶，类似之处在于其通过淬灭不需要的氧化剂进行催化循环，然后被辅因子(诸如谷胱甘肽)还原回其原始状态。这种再循环作用使本发明的富勒烯每克的活性比其他抗氧化剂(诸如维生素c)高得多(高达250倍)。
[0035]
如本文所用，术语
″
活性氧
″
(ros)是指在活细胞中作为氧化剂的组合物，包括但不限于过氧化氢、羟基自由基、超氧阴离子(o
2-)、单线态氧、一氧化氮、过氧化氢自由基和过氧亚硝酸根阴离子。
[0036]
如本文所用，术语
″
超氧化物歧化酶
″
(sod)是指清除具有式o
2-的超氧阴离子的酶。在正常细胞中，sod表达的降低或消除引起细胞死亡。在这些低sod条件下，本发明的富勒烯模拟sod，从而通过替代任何缺失的天然存在的sod而防止细胞死亡。
[0037]
如本文所用，术语
″
谷胱甘肽过氧化物酶模拟物
″
是指具有与谷胱甘肽过氧化物酶大致相同的活性特征的组合物。在一个实施方案中，模拟物是依布硒啉(见图9a)。其他谷胱甘肽过氧化物酶模拟物包括，例如，[2，2
′‑
二硒代双-(n，n-二甲基氨基)甲苯]双-(盐酸)盐(见图9b )。这两种化合物都是spector，wilson，zucker，美国专利5，321，138(1994年)
″
compounds having glutathione peroxdase activity and use
″
的主题。
[0038]
如本文所用，术语
″
调节氧化应激诱导的细胞死亡
″
是指药理学有效性和生理学安全性两者。药理学有效性是指治疗在患者体内产生期望的生物学效应的能力。生理学安全性是指由施用治疗引起的毒性水平或在细胞、器官和/或生物体水平上的其他不利的生理作用(通常称为副作用)。另一方面，术语
″
无效
″
表示至少在未分层的群体中，即使在不存在有害作用的情况下，治疗也不提供足够的药理作用以达到治疗的目的。(然而，即使治疗在可通过表达谱鉴定的亚组中可能无效，仍可基于其在一般群体中的有效性而视其为有效的。)
″
不太有效
″
是指该治疗导致治疗上显著较低水平的药理学有效性和/或治疗上较高水平的不良生理作用，例如，较高的肝毒性。
[0039]
本公开的关键观察结果是本发明的富勒烯化合物通过以类似于sod的方式调节ros来维持氧化还原平衡或稳态。虽然富勒烯化合物是超级抗氧化剂，但富勒烯用于调节ros的用途与使用大剂量的抗氧化剂(诸如维生素c或e)完全不同。维生素c和e既可以作为抗氧化剂也可以作为促氧化剂。最近总结的研究[a.gorlach等人，
″
reactive oxygen species，nutrition，hypoxia，and diseases：problems solved？
″
，redox biology，第6卷，第372-385页(2015年)]强调了说明误解氧化还原平衡的治疗和本文报道的细胞信号传导调节方法。
[0040]
氧化诱导的细胞损伤在疾病状态和一般健康中都是不期望的。在动物中，疾病状态和一般健康状况的示例包括但不限于氧化应激诱导的肌肉疲劳、肌肉劳损、细胞损害或损伤、黄斑变性、白内障、晒伤、头发问题(变白、脱发)、炎症、银屑病、瘙痒、生育问题(精子和卵子寿命)、伤口愈合、缺血、败血症、再灌注损伤、焦虑、衰老等。人类疾病影响还包括阿尔茨海默病、als、帕金森病和糖尿病。在植物中，受氧化应激影响的状况包括一般生长速率和植物健康、防止叶片或针叶脱落、冻伤、虫害、物理损伤(如在草坪草中发生的)和收获后腐败。控制氧化应激将提高产量，并减轻作物以及有价值的产品(诸如精油)和植物组分(诸如来自大麻的cbd)的收获后腐败。
[0041]
若干种富勒烯c60制剂由于它们的酶模拟物、超级抗氧化剂和自由基清除性质改善了植物健康和生长。一种此类制剂使用富勒烯烟灰(即通过碳燃烧产生的木炭)来产生富勒烯。这种富勒烯烟灰对植物和动物都具有有益的性质。
[0042]
众所周知，木炭本身有益于人体健康。目前，木炭的其他医疗应用正在研究中，并且木炭是一种广泛可用的健康补充剂。木炭也已经用于改善植物健康。我们发现，木炭富勒烯烟灰用作土壤添加剂可吸收毒素，改善碳和矿物成分，并增强土壤养分，这些都有助于提高肥力和生产力，从而提高产量并改善大多数作物的植物健康。
[0043]
与组合物或药物的施用相关，
″
有效对抗
″
疾病或病症的药物表示以临床适当的方式施用导致对至少统计学上显著的部分患者产生了有益效果，诸如症状改善、治愈、疾病体征或症状减少、寿命延长、生活质量改善或熟悉治疗特定类型的疾病或病症的医学专业人员通常认为积极的其他效果。
[0044]
如本文所用，术语
″
富勒烯
″
的未取代形式是指完全由碳组成的中空球体或类球体形式的化合物。每个碳原子通过一个双键和两个单键与其他碳原子连接。球形富勒烯通常具有五边形面和六边形面的混合物，非限制性示例包括或多或少为球形的c60、c70、c76、c78、c84富勒烯。富勒烯可以是取代的或未取代的，特别是为了控制溶解度。它们在被取代
时保持其抗氧化能力，并且包括在本公开中。还存在管状富勒烯，其被称为碳纳米管。它们不包括在本公开中。
[0045]
如本文所用，术语
″
c3
″
是指e，e，e-c60富勒烯三-丙二酸(见图4)。公开了一种制备该组合物的新方法。如本文所用，术语
″
c3v
″
是指在制备c3时产生的次要异构体副产物。
[0046]
如本文所用，术语
″
抗氧化剂
″
是指能够减缓或防止其他分子氧化的分子。氧化是将电子从氧化剂转移到另一种物质的化学反应。此类反应可以由超氧阴离子或过氧化物促进和/或产生超氧阴离子或过氧化物。氧化反应可产生自由基，而自由基引发可损伤细胞的链式反应。抗氧化剂通过除去自由基中间体来终止这些链式反应，并通过自身氧化来抑制其他氧化反应。因此，这些
″
氧化的抗氧化剂
″
通常需要还原剂(诸如硫醇、抗坏血酸或多酚)以将它们还原回它们的起始状态。抗氧化剂包括但不限于α-生育酚(维生素e)、抗坏血酸(维生素c)、卟啉、α-硫辛酸和n-乙酰半胱氨酸。
[0047]
如本文所用，术语
″
有效量
″
是指产生预期的药理学、治疗或预防结果的药剂的量。药理学有效量使疾病或病症的一种或多种体征或症状改善，或使疾病或病症停止进展或消退。例如，治疗有效量是指增加细胞寿命或减少来自氧化剂的细胞损伤的治疗剂的量。有效量可以足以产生预期效果的单个或多个日剂量(或更低的频率)给予。
[0048]
如本文所用，术语
″
极性
″
是指可溶于水的组合物。此类化合物及它们的制备方法是众所周知的。在一个实施方案中，环糊精(见图5a)用于产生与c60的复合物(见图5b)，从而使该复合物可溶于水。
[0049]
如本文所用，
″
非极性
″
是指不溶于水的富勒烯。为了在细胞或任何活的生物体(动物或植物)中使用，富勒烯也可以溶解在油中。市场上仅含有c60的产品通常溶解在橄榄油中。已经发现，多不饱和脂肪酸的量对优化溶解非常重要。在一个实施方案中，选择食用油来溶解本发明的富勒烯。食用油具有至少50％的多不饱和脂肪酸。油诸如玉米油、棉籽油、亚麻籽油、大麻籽油和大豆油都符合这一标准。在一个实施方案中，油是大麻油。组合物与适当的赋形剂添加剂等以及食用油一起配制，用于施用。
[0050]
用于c3制备的新工艺化学采用了原始工艺，并对化学成分、反应条件、材料和溶剂进行了改变和优化，使之成为可行的和可规模化的制造工艺。关键步骤(也是旧工艺中最糟糕的步骤)是大环连接子的制备。主要的基本改进是(1)将丙二酰氯改为丙二酸，(2)将溶剂从二氯甲烷改为乙酸乙酯，以及(3)将初始反应条件的浓度改为原来的5倍(5
×
)(可能节省溶剂和加工成本)。本发明的最终化合物是称为c3的化合物(见图4)，其是耐受性非常好的水溶性富勒烯。实施例1：c3的制备
[0051]
向配备有机械搅拌器、n2流适配器和玻璃塞的5l 3颈圆底烧瓶中加入1，8-辛二醇(14.6g，0.10mol)、丙二酸(10.4g，0.10mol)和etoac(3l)。将混合物在室温下搅拌0.5小时，直到所有固体溶解。向该溶液中加入二环己基碳二亚胺(dcc，41.3g，0.20mol)和二甲基氨基吡啶(dmap，3.67g，0.03mol)，并将所得白色悬浮液在室温下搅拌24小时。将反应混合物减压浓缩至约一半体积，然后过滤。将滤饼用乙酸乙酯(2
×
300ml)洗涤。将滤液减压浓缩至仅余少量。将残余物用甲苯/己烷1∶1混合液(约65ml)打浆，将所得固体(主要为纯的二聚体)滤掉并将滤液浓缩。将残余物通过快速柱色谱(150g，5.5
×
15cm)纯化，使用己烷(0.5l)、10％etoac/己烷(1l)和20％etoac/己烷(2.0l)依次进行梯度洗脱。将产物用20％
etoac/己烷洗脱。产率：1.44g(6.7％)。c60与大环三聚体(环-[3]-丙二酸辛酯)的反应：在配备有进气口、250ml滴液漏斗和磁力搅拌器的干燥3颈烧瓶中合成e，e，e-(c3-前体)和反式-4，反式-4，反式-4-(c3v-前体)三加合物。将255mg(0.354mmol/1.0eq.)c60在氩气下溶解在400ml无水甲苯中。随后，将205mg(0.319mmol/0.9eq.)大环化合物和243mg(0.956mmol/2.7eq.)碘加入到该溶液中。然后，在3小时内滴加404mg(397μl/2.65mmol/7.5eq.)dbu(1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯)的160ml无水甲苯溶液。溶液的颜色变为深橙色。在室温下再搅拌约10分钟后，将粗混合物通过快速硅胶色谱(6
×
25cm)纯化。用甲苯洗脱痕量的c60和其他杂质，然后将洗脱液改为甲苯/乙酸乙酯98∶2混合液，并将三加合物c3-前体和c3v-前体一起洗脱为亮橙色条带。c3-前体和c3v-前体在nucleosil色谱柱上通过制备型hplc(甲苯/乙酸乙酯＝98∶2)分离。将产物级分蒸发，在ch2cl2/戊烷中沉淀，用戊烷洗涤三次，并于60℃高真空干燥。实施例2：发用喷雾
[0052]
水溶性富勒烯化合物诸如多羟基-c60或fc4s(图3)的制剂(0.6mg/ml)可用于通过将化合物喷洒在头发和暴露的头皮上来恢复头发的活力。对于饮食和营养充足的健康个体，每天进行治疗，几个月后头发将显著改善。发质得到改善并变得更易打理；头发也显得更有光泽。那些头发最近开始变稀并变白的个体可以长出新头发。新长出的头发往往就是原来的发色。随着该化合物的继续使用，现有的白发也可恢复其原始发色，同时头发的状况和外观也会继续改善。随着时间的推移，头发明显更浓密；并且逐渐地，满头的头发都更接近于原来的密度、颜色、状态和光泽。实施例3：大麻油皮肤乳膏
[0053]
c60的大麻油制剂(约1g/l)可用作皮肤乳膏，用于治疗皮肤溃疡、擦伤、割伤甚至色斑。一个实施例使用c60皮肤治疗以防止晒伤后的皮肤损伤(脱皮)。在图10a和图10b中示出了使用之前和使用之后的结果。另一个实施例使用水溶性或油溶性c60去除疣。每天局部涂抹一次或两次，持续数月后，已经生长了多年的大疣开始消退并逐渐消失。使用的另一种制剂是水溶性c60的芦荟汁。示出了大疣治疗3个月前(图11a)和治疗3个月后(图11b)的情况。实施例4：人体健康补充剂
[0054]
水溶性c60化合物多羟基-c60或fc4s(图3)的制剂可用作人体健康补充剂，以改善人体健康。作为超级抗氧化剂(其效果是维生素c的约250倍)，富勒烯氧化还原平衡作用清除了自由基并稳定了生死信号传导，从而产生多种健康益处。典型制剂是每加仑水0.6g-1g，日剂量为20ml-100ml。也可使用c60的大麻油制剂，但通常以更高的剂量(约1g/l)使用。此外，我们的其他抗氧化酶模拟物依布硒啉(图9a)或[2，2
′‑
二硒代双-(n，n-二甲基氨基)甲基苯]双(盐酸)盐(图9b)可以c60剂量的约1/5加入。依布硒啉先前被授予了皮肤局部应用的专利(natterman，eu专利号：87106773.2，1987年8月5日)。向本发明的制剂中加入其他抗氧化剂和/或维生素也是合适的。另外的健康补充剂制剂使用木炭富勒烯烟灰将木炭的健康补充剂益处与超级抗氧化剂的氧化还原平衡益处相结合。木炭富勒烯烟灰的典型制剂可以向木炭中添加约2％的富勒烯。另外，可以使用富勒烯制造过程中所产生的典型富勒烯烟灰，其为通常含有1％-14％富勒烯的木炭。
[0055]
所有这些方案都有许多健康益处，并且制剂也可用于更严重的病症，诸如帕金森
病、als或阿尔茨海默病。实施例5：富勒烯-cbd健康补充剂
[0056]
c60/c70天然混合富勒烯或其他富勒烯的制剂可以与大麻二酚(图8，cbd)在油或水中组合使用。口服该补充剂可以减轻疼痛，促进整体健康，并改善许多医学病症。富勒烯与cbd的组合具有氧化还原平衡效应协同作用，因此在改善健康和医学病症方面比单独的cbd更有效。实施例6：植物促进剂
[0057]
水溶性c60化合物多羟基-c60(图3)的制剂可用于种子预处理以提高发芽率，或用于处理植物以促进生长。在将种子放入生长培养基之前，将其浸泡1小时，可显著提高发芽率。而且，在开始种植之前对克隆体进行处理使生长速率提高，最高可达2倍。结果示于图12a和图12b中。此外，通过在田间以约2g-5g/英亩的剂量向叶面喷洒水溶性富勒烯，也可达到同样的整体植物生长促进效果。我们还发现，收获后，先前处理的作物似乎保持新鲜的时间更长。实施例7：用于土壤和植物强化的富勒烯烟灰
[0058]
对于植物，富勒烯烟灰是一种土壤添加剂，其利用了土壤组合物中的碳烟灰的作用与富勒烯超级抗氧化剂的活性的组合，使植物生长得更快更强壮。一项新发现显示，富勒烯烟灰(即在富勒烯的制造过程中由碳燃烧产生的木炭)中存在的富勒烯具有积极的植物强化作用。虽然木炭本身广泛用于农业中并且已知对土壤肥力和生产力具有有益效果，但是我们现在发现，
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木炭富勒烯烟灰
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将木炭作为土壤营养物的可观益处与富勒烯的超级抗氧化剂植物健康作用相结合，使大多数农作物的产量增加。一种典型的配方是含有1％-14％富勒烯并且其余为典型的无定形碳的富勒烯烟灰木炭。一种土壤强化处理包括将顶部几英寸的土壤改良为含约5％的木炭。这一改良层吸收毒素，提高可利用的碳营养物含量，并且烟灰和富勒烯都对生长中的植物产生氧化还原平衡作用。附图
[0059]
现在参考附图，图1示出了本发明的富勒烯的结构。从左到右依次示出的是c60、c70、c76、c78和c84。尽管示出为未取代的，但这些组合物可以被取代并被制成极性或非极性的。在一个实施方案中，c60和c70占组合物中所有富勒烯的95％。
[0060]
图2是具有3个取代的富勒烯的示例。显然，可以利用更多或更少的添加。
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图3示出了本发明的两种水溶性取代c60组合物(多羟基-c60和fc4s)的结构。
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图4示出了命名为c3的特定c60组合物。
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图5a示出了v-环糊精(市售的)，其用于制备图5b中所示的水溶性2∶1(二元)复合物。
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图6是生产用于c3合成的c3大环三聚体中间体的方法。
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图7示出了利用c3大环三聚体中间体制备c3的过程。
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图8示出了大麻二酚(cbd)的结构。
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图9a示出了谷胱甘肽过氧化物酶模拟物依布硒啉的结构。图9b示出了谷胱甘肽过氧化物酶模拟化合物[2，2
′‑
二硒代双(n，n-二甲基氨基)甲基苯]双(盐酸)盐。
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图10a示出了用水溶性富勒烯治疗晒伤皮肤之前的结果。图10b示出了用水溶性富勒烯治疗晒伤皮肤之后的结果，显示防止了皮肤死亡和脱皮。
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图11a示出了治疗之前的大疣。图11b示出了用水溶性c60衍生物(见图3)治疗疣之后，疣的尺寸缩小。
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图12a示出了用水溶性c60处理两周之后的番茄植物。图12b示出了未用水溶性c60处理两周之后的番茄植物。经处理的植物的重量是未经处理的植物的2倍。
[0071]
本发明所属领域的技术人员可在不背离本发明的精神或特征的情况下，特别是在考虑了前述教导的情况下，采用本发明的原则进行修改，从而得到其他实施方案。因此，所描述的实施方案在所有方面都应被认为仅是说明性的而非限制性的，因此，本发明的范围由所附权利要求而非由前述描述或附图来表明。因此，虽然已经参考特定实施方案描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的结构、顺序、材料等的其他修改仍然落入由申请人要求保护的本发明的范围内。