[发明专利]具有过氧化氢酶样活性的EDDS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2015年1月20日提交的美国临时专利申请序列号62/125,381，EDDS CHELATED NANOCERIA WITH CATALASE-LIKE ACTIVITY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科学和纳米医学领域的改进。特别地，本发明涉及制备纳米颗粒的方法、包含生物相容性材料的纳米颗粒、以及具有过氧化氢酶样活性(catalase-like activity)的纳米颗粒。本发明还涉及这样的纳米颗粒用于催化过氧化氢的消除、或者预防或治疗疾病(更特别地，降低由于过氧化氢(例如通过施用具有过氧化氢酶样活性的纳米颗粒)而产生的氧化应激作用)的用途。

背景技术

氧化应激在许多人类疾病(且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的治疗可防止组织损伤并改善存活和神经病学结局二者。过氧化氢是许多重要细胞过程的副产物；然而，它也是生理环境中已知的自由基生成剂或前体。过氧化氢酶是天然存在的抗氧化酶(氧化还原蛋白(redox protein))，其通过催化过氧化氢分解为水和氧而防止过氧化氢的过量形成。具有模拟细胞酶过氧化氢酶活性(即，过氧化氢酶样活性)的抗氧化药物可减慢多种氧化应激相关疾病和事件(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，其中观察到将超细的铈氧化物(cerium oxide)颗粒施用于培养的脑细胞大大地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。更特别地，当用由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，其表现出约3至4倍长的存活时间，如Rzigalinski等于2003年9月4日提交的美国专利7,534,453中所公开。

随后，Rzigalinski等在WO 2007/002662中公开了这些特定纳米铈氧化物颗粒的许多问题。通过反胶束微乳化技术产生的纳米铈氧化物具有以下问题：(1)粒度不能良好地控制在所报道的2至10纳米(nm)范围内，使得批次之间的可变性较高；(2)用于反胶束合成加工成最终产物的表面活性剂尾料(tailing)如二(乙基己基)磺基琥珀酸钠(也称为多库酯钠或(AOT))导致了毒性响应；(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。

作为代替方案，Rzigalinski等在WO2007/002662中描述了从至少3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替代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。

这些发明人(Rzigalinski等)还报道了其中对于递送，非聚集形式的纳米颗粒是有利的。为了实现该目标，他们报道了可在超高纯水或者用超高纯水制备的生理盐水中对按重量计约10％的纳米铈氧化物的原液进行超声处理。然而，我们已经确认了其他人已注意到的，纳米铈氧化物(通过高温技术合成并且从商业来源获得)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。我们也已经观察到向小鼠施用这些纳米铈氧化物的经超声处理水性分散体(例如，从Sigma-Aldrich获得)，结果是铈氧化物(ceria)在肝和肾中迅速沉积以及动物的健康迅速衰退。