靶向甘露糖受体的富勒烯纳米材料在制备治疗肝脏脂肪变性药物中的应用

本发明属于生物医药领域，具体涉及一种可靶向甘露糖受体的富勒烯纳米材料在制备治疗肝脏脂肪变性药物中的应用。

背景技术：

1、肝脏脂肪变性指肝脏脂肪含量大于或等于5％，是一种肝脏代谢综合征，是非酒精性脂肪性肝病(nafld)的第一阶段，近年来肝脏脂肪变性越来越成为影响公众卫生健康的肝脏疾病之一，随着炎症的发生可进展为非酒精性脂肪性肝炎(nash)，肝硬化和肝癌等。目前已知病理过程和途径包括炎症，氧化应激，脂质代谢异常，胰岛素抵抗，内质网(er)应激和线粒体功能障碍等。但确切的病理过程仍知之甚少，目前亦没有针对性的药物被批准用于其治疗。

2、肝脏巨噬细胞在肝脏脂肪变性中起核心作用，参与疾病的发生发展。在组成上它们是一类高度异质性的群体，在疾病的背景下具有各自专业化的功能。当肝细胞受损时，肝脏组织固有kupffer细胞被激活并将血液中的单核细胞招募到肝脏，通过积累脂质、分泌炎性细胞因子、产生过量的氧化活性物质ros等过程刺激肝脏细胞脂肪变性，加剧疾病发展。由于其表型和功能的多样性，靶向巨噬细胞并调控其功能已成为重要的治疗方法。目前，大多数巨噬细胞靶向治疗策略通过利用受体介导的吞噬作用来提供特异性，而巨噬细胞表面大量过表达的受体为纳米材料的靶向设计提供了便利。其中，甘露糖受体是最重要的高效内吞凝集素受体，主要表达于巨噬细胞，可特异性识别甘露糖糖基分子。甘露糖基作为最有潜力的巨噬细胞靶向基团，具有无毒、无免疫原性、生物相容性高、高效介导内吞等诸多优点，广泛用于对药物系统的靶向修饰。

3、富勒烯(c60)，是碳的第三种同素异形体。内部通过原子组成足球状空心分子，该分子拥有60个碳原子构成60个顶点、32个面(包括12个正五边形和20个正六边形，其中五边形彼此不相连接只与六边形相邻)和30个碳碳双键，每个碳原子以sp2杂化轨道和相邻三个碳原子相连，剩余的p轨道在c60分子的外围和内腔形成独特的共轭系统，以及高的电子亲和能，赋予了富勒烯卓越的抗氧化和抗炎能力。近年来，富勒烯的抗氧化抗炎作用已被广泛用于疾病治疗，例如2型糖尿病，肿瘤和溃疡性结肠炎等。然而，鲜少有工作对富勒烯进行特异性靶向性修饰以提高对于疾病的治疗效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可靶向肝脏巨噬细胞甘露糖受体的富勒烯纳米材料、其制备方法以及该材料在治疗肝脏脂肪变性中的应用。本发明通过酰胺化反应或酯化反应或缩合反应，将甘露糖分子接到富勒烯上，制备得到分子结构确定的富勒烯-甘露糖衍生物材料(c60-man)。通过甘露糖基靶向巨噬细胞过表达的甘露糖受体，实现这类富勒烯材料被巨噬细胞的高效摄取，充分发挥富勒烯优越的抗氧化抗炎的特性，调控巨噬细胞极性，有效降低巨噬细胞的炎症因子表达，实现对肝脏脂肪变性的有效治疗。

2、具体地，第一方面本发明提供了：

3、一种式(i)所示的富勒烯与甘露糖共价结合的甘露糖受体靶向富勒烯材料：

4、

5、其中，f为带有端基的富勒烯前体；t为带有端基的甘露糖受体靶向基团；

6、所述f和t通过其所带的端基以共价键的形式结合；

7、其中，n选自1-12的整数；优选地，n选自2-4的整数。

8、可选地，所述共价键可为酰胺键、酯键或酸酐键；

9、形成所述酰胺键的端基可为羧基和氨基；形成所述酯键的端基可为羧基和羟基；形成所述酸酐键的端基为羧基和羧基；

10、形成所述共价键的端基，其在f和t的位置可以互换。

11、可选地，所述富勒烯前体可为带有羧基端基的富勒烯前体材料；所述t可为氨基化的甘露糖和/或甘露糖衍生物。

12、可选地，所述富勒烯前体可为带有氨基端基的富勒烯前体材料；所述t可为羧基化的甘露糖和/或甘露糖衍生物。

13、可选地，所述富勒烯前体可为带有羧基端基的富勒烯前体材料；所述t可为羟基基化的甘露糖和/或甘露糖衍生物。

14、可选地，所述富勒烯前体可为带有羟基端基的富勒烯前体材料；所述t可为羧基化的甘露糖和/或甘露糖衍生物。

15、可选地，所述富勒烯前体可为带有羧基端基的富勒烯前体材料；所述t可为羧基基化的甘露糖和/或甘露糖衍生物。

16、可选地，所述富勒烯材料包含空心富勒烯和金属富勒烯中的至少一种；优选地，所述空心富勒烯选自含c2n的一种或多种富勒烯分子，其中2n为碳原子数，30≤n≤60；优选地，所述金属富勒烯包括m@c2n、m2@c2n和ma@c2n中的一种或多种，其中m和a均代表金属元素且m、a均独立的选自sc、y和镧系金属元素中的任意一种，可选地，所述镧系元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，30≤n≤60；0≤x≤3；更优选地，所述富勒烯选自c60、c70、c76、c78、c80、c82、c84的一种或多种；更优选地，所述富勒烯选自c60、c70的一种或两种。更优选地，所述金属富勒烯为gd@c82。

17、所述的t为甘露糖受体靶向基团，单侧含有端基与所述富勒烯基团结合。可选地，t为甘露糖和/或甘露糖衍生物；进一步地，所述甘露糖衍生物可为甘露糖苷、甘露糖胺和甘露聚糖的一种或多种；更进一步地，所述甘露糖衍生物为氨基-d-甘露糖苷、4-氨基苯基-α-d-吡喃甘露糖苷、4-硝基苯基-α-d-吡喃甘露糖苷、氨基甲酰基-d-甘露糖的一种或多种；优选地，t选自氨基-d-甘露糖或羧基-d-甘露糖或羟基-d-甘露糖或羧基-d-甘露糖。

18、根据本发明的一个实施例，式(i)所示的富勒烯与甘露糖共价结合的甘露糖受体靶向富勒烯材料具体可为c60-man如下结构：

19、

20、第二方面，本发明提供了上述式(i)所示的富勒烯与甘露糖共价结合的甘露糖受体靶向富勒烯材料的制备方法。

21、本发明所提供的制备方法，包括下述步骤：将带有端基的富勒烯前体与带有端基的甘露糖受体靶向基团进行反应，使甘露糖受体靶向基团共价结合到富勒烯上，即得。

22、可选地，根据端基的不同，所述反应可为酰胺化反应、酯化反应或缩合反应。

23、可选地，当所述反应为酰胺化反应时，所述酰胺化反应在缩合剂和/碱的存在下进行；

24、所述缩合剂选自下述至少一种：hbtu、tbtu、hobt；所述碱选自下述至少一种：edci，nhs，dipea；

25、优选的，所述缩合剂为o-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸酯(hbtu)，所述碱为n,n-二异丙基乙胺(dipea)。

26、可选地，所述酰胺化反应在溶剂中进行，所述溶剂选自下述至少一种：dmf、dmso、氯仿；优选地，所述溶剂为dmf。

27、可选地，当所述反应为酯化反应时，所述酯化反应在脱水剂/活化剂的存在下进行；

28、所述脱水剂选自下述至少一种：dcc、dic；所述活化剂选自下述至少一种：edc、dmap。

29、可选地，当所述反应为酸酐反应时，所述缩合反应在脱水剂的存在下进行；

30、所述脱水剂选自下述至少一种：乙酸酐、五氧化二磷、硫酸。

31、第三方面，本发明提供了式(i)所示的富勒烯与甘露糖共价结合的甘露糖受体靶向富勒烯材料在制备预防和/或治疗肝脏脂肪变性的药物中的应用。

32、所述预防和/或治疗肝脏脂肪变性，可选的，所述肝脏脂肪变性包括酒精性肝脏脂肪变性、肥胖性肝脏脂肪变性、高脂血症性肝脏脂肪变性、糖尿病性肝脏脂肪变性、动脉粥样硬化症性肝脏脂肪变性、营养失调性肝脏脂肪变性、药物性肝脏脂肪变性。

33、如前所述的预防和/或治疗肝脏脂肪变性体现在下述至少一方面：

34、1)减少肝脏组织肿大，减轻肝脏组织质量，减小肝脏系数；

35、2)改善肝脏病理状态，减少肝脏肿胀发白和脂肪泡，恢复肝小叶结构；

36、3)抑制肝脏脂质沉积；

37、4)改善肝脏功能，使谷丙转氨酶和谷草转氨酶含量趋于正常；

38、5)降低血脂负担；

39、6)减轻肝脏炎症和氧化应激状态。

40、如前所述的任一种甘露糖受体靶向富勒烯材料的任一项应用，所述预防和/或治疗肝脏脂肪变性的药物包括如前所述甘露糖受体靶向富勒烯材料的一种或多种，以及药学上可接受的载体。

41、可选地，所述药物的制剂形式包括溶液剂、混悬剂、颗粒剂、冻干粉剂、乳状剂、油剂、糖浆剂、气溶胶、纳米制剂中的一种或多种，优选地，所述溶液剂为注射剂。

42、第四方面，本发明提供了式(i)所示的富勒烯与甘露糖共价结合的甘露糖受体靶向富勒烯材料在制备抑制巨噬细胞氧化活性物质(ros)和炎症因子产生的产品中的应用。

43、可选地，所述炎症因子包括inos、cd86、p-p65。

44、本发明利用巨噬细胞表面过表达甘露糖受体的特性，设计合成了与甘露糖靶向基团共价结合的富勒烯纳米材料(c60-man)，并将其用于肝脏脂肪变性的治疗。甘露糖的靶向设计特异性地提高了巨噬细胞对富勒烯材料的摄取，充分发挥富勒烯优越的抗炎抗氧化性能。具体表现在c60-man对于肝脏脂肪变性具有更好的治疗效果，能有效减小肝脏指数，减少肝脏肿胀发白和脂肪泡的发生，抑制肝脏脂质沉积，降低血脂，明显改善肝功能。

45、本发明提供的甘露糖受体靶向富勒烯材料与传统富勒烯材料相比，具有以下优点：

46、(1)分子结构明确，易于表征检测；

47、(2)材料制备稳定可控；

48、(3)由于修饰有甘露糖靶向基团，可高效地被巨噬细胞摄取，充分发挥富勒烯自身的抗炎抗氧化性能；

49、(4)所述的肝脏脂肪变性包括但不限于由各种诱因引发的肝脏脂肪变性，如酒精、肥胖、遗传、高血脂、糖尿病、动脉粥样硬化等诱发的肝脏脂肪变性。