纳米粒子在β-淀粉样蛋白纤维化聚集中的影响研究

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阿尔兹海默病(AD)是最常见的老年痴呆症,它是一种进行性发展的致死性神经退行性疾病,发病率随年龄增长急剧增高。主要的临床症状为认知功能障碍、记忆力减退和行为异常,主要的病理学特征为AD患者脑内形成的老年斑与神经纤维缠结。AD发病机制目前尚不明确,有待进一步确定。研究发现,β-淀粉样蛋白(Aβ)是老年斑的主要成分,它是由β-分泌酶与γ-分泌酶切割其前体蛋白而形成的包含3943个氨基酸的多肽,在AD患者脑中,Aβ产生与清除的失衡导致其含量增多并引起聚集,其由单体自动聚集为寡聚体、原纤维,最后形成成熟的纤维,单体与纤维间的二次成核过程可以促进寡聚体的生成。近来研究表明,寡聚体与AD最为紧密相关,可能导致神经细胞死亡,因此可溶性的寡聚体不仅可以作为疾病诊断的标志物,而且可以当作疾病治疗的目标物。关于抑制Aβ寡聚体生成及降解Aβ纤维的研究是近年来研究的热点。其中,纳米粒子由于具有制备简单,储存稳定,表面易修饰且生物相容性好等优点而被人们应用于抑制Aβ聚集及降解Aβ纤维。基于以上背景,我们以多肽CE17为模板,利用生物矿化的方法合成了功能化金簇,金簇在特定条件下可以自组装形成纳米环状结构,并且不同浓度的金簇可以影响Aβ聚集,低浓度促进Aβ聚集,高浓度抑制Aβ聚集;同时我们制备了表面修饰有β片层阻断肽LPFFD的聚合物纳米粒子,并在其内核包裹808 nm处存在强吸收的半导体共聚物PDPP3T,使得其一方面可以抑制Aβ聚集,一方面可以光热降解Aβ纤维,论文的具体内容如下:第一章绪论本章介绍了Aβ的产生与聚集过程,并针对Aβ寡聚体引起神经毒性的机理进行探讨,同时介绍了抑制Aβ聚集的常见抑制剂,一些纳米粒子的构建及纳米粒子在检测Aβ聚集体、抑制Aβ聚集及降解Aβ纤维中的应用。最后阐述了本工作的意义。第二章功能化金纳米簇的自组装行为及其对Aβ40纤维化的影响研究本工作合成了表面修饰Aβ11-22片段的功能化金纳米簇,通过Aβ11-22与Aβ40相互作用,探究其对Aβ40聚集过程的影响。首先,我们通过生物矿化的方法,以多肽CE17为模板合成CE17金纳米簇(CE17-AuNCs),利用荧光光谱,透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、基质辅助激光解离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)等对其光谱性质、形貌、化学组成等进行表征,确定CE17-AuNCs具有良好的荧光性质,尺寸约2 nm并且分布均匀,同时确定了其组成为Au18Peptide5。由于CE17-AuNCs表面氨基酸序列的特殊性,然后我们对其自组装行为进行了探究,发现低浓度的CE17-AuNCs容易形成稳定的环状结构而高浓度的CE17-AuNCs则无序聚集。最后,将CE17-AuNCs与Aβ40共同培育,探究其对Aβ40聚集的影响,实验结果发现,低浓度CE17-AuNCs起成核作用,促进聚集而高浓度CE17-AuNCs有效抑制Aβ40聚集。CE17-AuNCs的加入可以缓解Aβ40造成的神经毒性。第三章聚合物纳米粒子的制备及其在Aβ42纤维化中的应用研究本工作制备了表面修饰有β片层阻断肽LPFFD,并且内核包含半导体共聚物PDPP3T的聚合物纳米粒子(Copolymer-NPs@PDPP3T),同时我们探究了Copolymer-NPs@PDPP3T在Aβ42纤维化中的应用,发现其既可以抑制Aβ42聚集,也可以光热降解Aβ42纤维。首先我们将抑制Aβ42聚集的β片层阻断肽LPFFD通过酰胺化反应修饰至磷脂聚乙二醇(DSPE-PEG2k-COOH)的亲水端,形成DSPE-PEG2k-LPFFD。由于磷脂疏水,聚乙二醇亲水,其可以自组装形成聚合物纳米粒子(Copolymer-NPs)。然后,我们将半导体共聚物PDPP3T包裹在纳米粒子疏水内核,得到Copolymer-NPs@PDPP3T,PDPP3T由于在近红外区存在强吸收,在808 nm激光照射下,溶液能快速升温。将合成的两种纳米粒子分别与Aβ42共同培育,实验结果发现,均可以有效抑制Aβ42聚集;将包含PDPP3T的纳米粒子与生长72 h的Aβ42纤维混合,并用808 nm激光对其进行照射,通过TEM表征可见,纤维在温度升高的条件下,结构被破坏,纤维被降解。这表明我们制备的聚合物纳米粒子在AD的治疗中有潜在的应用价值。
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