Ce@UCNP-BCH的制备方法及其在脊髓损伤治疗中的应用

本发明属于生物医药，特别涉及ce@ucnp-bch的制备方法及其在脊髓损伤治疗中的应用。

背景技术：

1、脊髓损伤（sci）是一种严重的中枢神经系统疾病，其治疗时间长、死亡率高、致残率高。脊髓损伤包括原发性和继发性损伤，其机制复杂，大大限制了其临床治疗及恢复效果。以活性氧（ros）过量产生为特征的氧化应激在sci的病情进展中起着关键作用。因此，减轻氧化应激被广泛认为是减轻继发性损伤和增强脊髓损伤恢复的一种较为有效的策略。

2、近几十年来，由于纳米技术、组织工程、生物制药技术和材料科学的进步，许多生物材料被用于脊髓损伤的治疗以消除过量的ros。值得注意的是，纳米技术因其在时间、位置和剂量上精确的给药以获得最佳治疗效果而受到广泛关注。更为重要的是，纳米生物材料可以通过血脊髓屏障，控制负载药物的释放，并维持药物或小活性分子的有效浓度，以促进脊髓损伤部位过度的ros清除。具体来说，纳米酶（基于纳米材料的人工酶）可以模拟天然酶并增强相应的生物活性，因此已被应用于许多领域，包括生物传感、免疫测定、神经保护和干细胞生长等。虽然这些材料可以通过减轻氧化应激在临床前阶段取得可观的治疗效果，但它们无法同时监测脊髓损伤部位的氧化应激或损伤程度，因而大大限制了医疗的精确性和个性化，特别是在评估治疗效果、确定给药时间、调整药物或材料剂量等方面，需要一种能够同时靶向和缓解氧化应激的实时监测手段。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中所存在的问题，从而提供了一种用于治疗脊髓损伤的ce@ucnp-bch及其制备方法和应用。本发明所提供的ce@ucnp-bch化合物，能够有效降低细胞内活性氧水平、实现显著的抗氧化能力，且能够促进神经元生长和脊髓损伤后运动功能的恢复，并实时监测氧化应激程度。同时，本发明的ce@ucnp-bch安全性良好，无论是对神经元细胞还是对机体主要器官组织均无明显毒副作用，为脊髓损伤药物治疗提供一种新的药物来源。

2、为了解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案得以实现的。

3、本发明第一方面提供了一种用于治疗与氧化应激相关疾病的ce@ucnp-bch，其通过如下方法制备得到：

4、（1）将y(ch3coo)3-4h2o、yb(ch3coo)3-4h2o、er(ch3coo)3-4h2o和 ce(ch3coo)3-4h2o与油酸（oa）和十八烯（ode）充分混合；随后加热形成均匀溶液，冷却至室温；

5、（2）缓慢加入含有naoh和nh4f的甲醇溶液，搅拌均匀；加热脱气以除去甲醇，再于保护气体气氛下加热保温处理；

6、（3）自然冷却后采用乙醇从溶液中析出固体物质，离心收集，然后用乙醇-环己烷混合溶剂洗涤，得到嵌ce上转换纳米颗粒（ce@ucnp），并将其溶于氯仿中得到嵌ce上转换纳米颗粒溶液；

7、（4）将dspe-peg2000-nh2溶于去离子水中，随后加入步骤（3）得到的嵌ce上转换纳米颗粒溶液，超声分散后于室温下搅拌过夜；

8、（5）蒸发除去氯仿后离心，将固体沉淀洗涤后置于去离子水中，将bch溶于dmso中，并逐滴加入至含有固体沉淀的去离子水中搅拌过夜；离心去除游离的bch，将沉淀物洗涤后即得ce@ucnp-bch。

9、作为优选地，所述与氧化应激相关的疾病选自脊髓损伤。

10、作为优选地，步骤（1）中y(ch3coo)3-4h2o、yb(ch3coo)3-4h2o、er(ch3coo)3-4h2o和ce(ch3coo)3-4h2o的摩尔比为100-200：10-70：1-5：1；最优选地，y(ch3coo)3-4h2o、yb(ch3coo)3-4h2o、er(ch3coo)3-4h2o和 ce(ch3coo)3-4h2o的摩尔比为156：40：3：1。

11、作为优选地，步骤（1）中ce(ch3coo)3-4h2o与oa的物质的量体积比为1：1000-1500；最优选地，ce(ch3coo)3-4h2o与oa的物质的量体积比为1：1200。

12、应理解的是，在无特别说明的情况，本发明上下文中所述“物质的量体积比”应按照本领域的常规方式进行理解，即固体物质的质量（单位为mmol）与液体体积（单位为ml）的比值，例如当“ce(ch3coo)3-4h2o与oa的物质的量体积比为1：1000”时，如若ce(ch3coo)3-4h2o的添加量为1mmol，则oa的添加量为1000ml。

13、作为优选地，步骤（1）中ce(ch3coo)3-4h2o与ode的物质的量体积比为1：2000-4000；最优选地，ce(ch3coo)3-4h2o与ode的物质的量体积比为1：3000。

14、作为优选地，步骤（1）中所述加热的温度为120-180℃；最优选地，所述加热的温度为160℃。

15、作为优选地，步骤（2）中所述甲醇溶液中naoh浓度为0.1-0.4mol/l，nh4f的浓度为0.2-0.6mol/l；最优选地，所述甲醇溶液中naoh浓度为0.25mol/l，nh4f的浓度为0.4mol/l。

16、作为优选地，步骤（2）中所述甲醇溶液与步骤（1）中oa体积比为1：0.3-0.8；最优选地，步骤（2）中所述甲醇溶液与步骤（1）中oa体积比为1：0.6。

17、作为优选地，步骤（2）中所述加热脱气的温度为100-150℃，时间为10-60min；最优选地，所述加热脱气的温度为120℃，时间为30min。

18、作为优选地，步骤（2）中所述保护气体选自氦气、氩气、氮气中的一种或多种。

19、作为优选地，步骤（2）中所述加热保温的温度为200-400℃，时间为1-2h；最优选地，所述加热保温的温度为300℃，时间为1.5h。

20、作为优选地，步骤（3）中所述离心收集的转速为6000g，时间为5min。

21、作为优选地，步骤（3）中所述乙醇-环氧乙烷混合溶剂中乙醇与环氧乙烷的体积比为9：1。

22、作为优选地，步骤（3）中所述洗涤的次数为1-5次；最优选地，所述洗涤的次数为3次。

23、作为优选地，步骤（3）中所述嵌ce上转换纳米颗粒溶液的浓度为5-15mg/ml；最优选地，所述嵌ce上转换纳米颗粒溶液的浓度为10mg/ml。

24、作为优选地，步骤（4）中dspe-peg2000-nh2与嵌ce上转换纳米颗粒溶液的质量体积比为1：50-150；最优选地，dspe-peg2000-nh2与嵌ce上转换纳米颗粒溶液的质量体积比为1：100。

25、应理解的是，在无特别说明的情况，本发明上下文中所述“质量体积比”应按照本领域的常规方式进行理解，即固体物质的质量（单位为g）与液体体积（单位为ml）的比值，例如当“dspe-peg2000-nh2与嵌ce上转换纳米颗粒溶液的质量体积比为1：80”时，如若dspe-peg2000-nh2的添加量为10mg，则嵌ce上转换纳米颗粒溶液的添加量为0.8ml。

26、作为优选地，步骤（5）中所述bch与固体沉淀的质量比为1：2-8；最优选地，所述bch与固体沉淀的质量比为1：4。

27、作为优选地，步骤（5）中所述离心的转速为10000rpm，时间为10min。

28、本发明第二方面提供了上述用于治疗与氧化应激相关疾病的ce@ucnp-bch在制备治疗与氧化应激相关的疾病的药物中的应用。

29、作为优选地，所述与氧化应激相关的疾病选自脊髓损伤。

30、本发明第三方面提供了一种用于治疗与氧化应激相关的疾病的药物组合物，包括上述用于治疗与氧化应激相关疾病的ce@ucnp-bch，以及药学上可接受的载体。

31、作为优选地，所述与氧化应激相关的疾病选自脊髓损伤。

32、作为优选地，所述药学上可接受的载体选自填充剂、崩解剂、润滑剂、粘合剂、抗氧剂、抑菌剂、矫味剂、芳香剂、螯合剂中的一种或多种。

33、脊髓损伤模型复杂且具有高度异质性，其再生困难是由细胞内在因素和外源性损伤环境（包括神经元和胶质成分和细胞外成分）共同引起的。上转换纳米粒子ucnps因具有良好的光学和化学稳定性，良好的生物相容性和低毒性而受到广泛研究。通过负载ce以形成ce@ucnp，可以有效降低ros水平和炎症水平，提高抗氧化能力，显著促进脊髓损伤后的功能恢复。然而，单独的ucnps无法实现对细胞内或损伤组织部位氧化还原状态的实时监测，因此需要对其进行进一步修饰。

34、尽管包括计算机断层扫描、磁共振成像和正电子发射断层扫描等成像技术已广泛应用于sci的诊断和预后，然而其不能精确监测病理变化和筛选氧化应激程度。因此，荧光探针因其在监测氧化还原状态方面具有较高的选择性和灵敏度而在脊髓损伤病理学中受到广泛关注。而大多数荧光探针无法使用一个信号实现对还原分子和氧化分子的同步监测。此外，这些探针分辨率差，容易受到其他外界因素的干扰，如光散射、温度变化、探针浓度变化等，且组织穿透能力欠缺。因而这些纳米探针并不能同步监测sci中氧化还原状态的变化。

35、本发明则于上转换材料中掺杂ce，并负载具有h2o2相应双键的香豆素衍生物探针（bch）作为氧化应激的高响应指标，可以实现对特定分子的实时监测，并通过荧光峰的移位代表局部状态，从而提供可靠和准确的定量分析。研究发现，热学上转换发光信号（650/695nm）可用于实时监测脊髓损伤后氧化还原状态的动态变化。在980nm近红外激发下，ce@ucnp-bch在650nm处的上转换发光（ucl）在生理条件下被猝灭，而695nm处的上转换荧光是基于lret发射的。相比之下，过量ros下695nm光被猝灭，而540nm和650nm的ucl则被保留。此外，ce@ucnp-bch还可以有效降低ros水平和炎症水平，提高抗氧化能力，显著促进脊髓损伤后的功能恢复，且安全性良好，对机体主要器官无明显毒副作用。

36、本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

37、本发明所制备得到的ce@ucnp-bch可促进脊髓损伤后神经元再生，协调少突胶质细胞促进神经元轴突再髓鞘形成，从而增强信号传导和组织重塑。ce@ucnp-bch处理还促进了脊髓损伤后线粒体功能的恢复，激活了与能量供应和代谢相关的信号通路，为细胞骨架重建、营养转运和轴突重塑等关键再生过程提供了足够的能量，可清除过量的ros、降低炎症水平，促进脊髓损伤后的神经元生长和功能恢复。更为重要的是，本发明所提供的ce@ucnp-bch可以实时监测和评估sci的严重程度，因而可用于指导给药剂量和给药时机，有助于促进sci个性化治疗的发展。同时，本发明的ce@ucnp-bch安全性良好，无论是对神经元细胞还是对机体主要器官组织均无明显毒副作用，为脊髓损伤药物治疗提供一种新的药物来源。