[发明专利]用于治疗氧化应激的螯合纳米铈氧化物

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2013年4月25日提交的临时申请序列号61/854,507，“STABILIZED NANOCERIA FOR THE TREATMENT OF OXIDATIVE STRESS”的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及纳米医学领域的改进。特别地，本发明涉及用生物相容性材料制备的含铈纳米颗粒；制备所述纳米颗粒的方法；以及所述纳米颗粒用于治疗疾病(例如神经退行性疾病)或者治疗因氧化应激(由例如缺血性卒中引起)而产生的并发症的用途。

背景技术

氧化应激在许多人类疾病(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进行治疗在理论上可防止组织损伤并改善存活和神经结果二者。生理环境中的自由基通常可分类为活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)或活性氮簇(reactive nitrogen species，RNS)。自由基是具有高度反应性的化学物类并且易于在亚细胞水平上与蛋白质、脂类和核酸反应，从而导致产生氧化应激的多种疾病和事件(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，其中观察到将超细铈氧化物颗粒施用于培养的脑细胞大大增强了细胞存活能力，如Rzigalinski在Nanoparticles and Cell Longevity，Technology in Cancer Research&Treatment 4(6)，651-659(2005)中所描述的。更特别地，当使用通过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，其显示出存活约3至4倍长，如Rzigalinski等人于2003年9月4日提交的美国专利7,534,453中所公开的。铈氧化物纳米颗粒为暴露于由过氧化氢或紫外线暴露所产生的致死剂量自由基的培养的脑细胞提供了相当大的保护。此外，有报道称铈氧化物纳米颗粒在鼠体内是相对惰性的，具有较低毒性(例如，尾静脉注射不产生毒性作用)。虽然没有报道在体内的医学益处，但是假设了用这些铈氧化物(ceria)纳米颗粒进行治疗的益处，包括降低与伤口、植入物、关节炎、关节病、血管病、组织老化、卒中和创伤性脑损伤相关的炎症。

然而，Rzigalinski等随后在WO 2007/002662中公开了这些特定纳米铈氧化物颗粒的许多问题。通过这种反胶束微乳化技术产生的纳米铈氧化物具有若干问题：(1)粒径没有良好地控制在所报道的2至10纳米(nm)范围中，使得批次之间的可变性较高；(2)用于最终产物加工的表面活性剂尾料如二(乙基己基)磺基琥珀酸钠(也称为多库酯钠或(AOT))导致了毒性反应；(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。

作为替代方案，Rzigalinski等在WO 2007/002662中描述了由至少三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新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。就尺寸而言，该公开内容具体地教导了在颗粒进入细胞内部的实施方案中，进入细胞内的颗粒的优选尺寸范围为约11nm至约50nm，如约20nm。在颗粒从细胞外对细胞发挥其作用的一些实施方案中，这些细胞外颗粒的优选尺寸范围为约11nm至约500nm。

这些发明人(Rzigalinski等)还报道了对于递送，纳米颗粒的非聚集形式是有利的。为了实现该目标，他们报道可在超高纯水中或在用超高纯水制备的生理盐水中超声处理按重量计约10％的原液。然而，如其他人已注意到的，我们观察到，通过高温技术合成的纳米铈氧化物(例如，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。