[发明专利]用于荧光-光声监测和减轻脊髓损伤的基于硒的抗氧化防御纳米系统及其应用

说明书

本发明公开了用于荧光‑光声监测和减轻脊髓损伤的基于硒的抗氧化防御纳米系统及其应用，其为被DSPE‑PEG涂层的纳米Se颗粒与BDP‑DOH连接而成的复合纳米材料，命名为Se@BDP‑DOHNPs。本发明的优点包括构建了一种具有生物相容性的Se和BDP‑DOH相结合的复合纳米材料，该材料是集氧化应激光声监测及抗氧化修复功能为一体的纳米系统，并能应用于细胞损伤/脊髓损伤后氧化应激的监测与治疗。既能够动态实时监测细胞损伤/脊髓损伤后的氧化应激状态，又具有抗氧化应激的作用。为缓解脊髓损伤后氧化应激的研究提供新思路，为脊髓损伤的修复治疗提供一个新的方法。

技术领域

本发明涉及监测和减轻脊髓损伤的技术领域，尤其涉及基于硒的抗氧化防御纳米技术。

背景技术

脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)是外力直接和(或)间接作用于脊髓，出现结构和(或)功能改变，导致损伤平面以下出现感觉、运动以及括约肌功能障碍，肌张力异常和病理反射等改变^[1-3]。SCI的病理生理过程通常被分为原发损伤与继发损伤^[4]。氧化应激(Oxidative Stress,OS)是SCI继发损伤的主要机制之一^[5]。OS是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，倾向于氧化，导致中性粒细胞炎性浸润，蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物^[6]。其中，活性氧(Reactive oxidative species,ROS)被广泛认为是主要的氧化剂^[7-10]，如超氧阴离子(O₂^·-)、过氧化氢(H₂O₂)和羟基自由基(·OH)，导致组织损伤的扩散和恶化，最终导致病变水平以下的运动功能障碍。因此，监测和消除氧化应激是SCI治疗干预的有效途径。

硒(Se)是人体生长发育不可或缺的微量元素，作为一种半固态金属，被认为是参与许多生物过程的微量营养素的关键因子^[11]。其对机体具有重要的功能，如抗氧化、增强免疫力、抗炎及抑制肿瘤发生等生理功能。然而，硒摄入的安全范围很窄。生物功能纳米粒子已被广泛视为成功的治疗剂和药物递送系统，其具有小尺寸、高表面积、表面电荷、表面化学、溶解性和持续药物释放等优点。目前，已经有几种纳米硒粒子(Se NPs)作为药物递送载体，其具有低毒性和高生物相容性^[12]，同时用于抗炎、抗氧化应激。但是不能实现对脊髓损伤的治疗进程进行实时监测，使得治疗过程不能得到科学调整，以最大限度地促进脊髓损伤的修复。

目前，各种荧光探针通过监测氧化应激，在研究SCI继发性损伤的过程方面取得了重大进展^[13,14]。尽管这些荧光传感器在监测氧化应激方面表现出更高的选择性和灵敏度，但组织渗透性差和水溶性有限，使表征和探索局部SCI陷入困境。此外，一些传统的成像技术^[15-17]，如计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)和正电子发射断层扫描(PET)被应用于脊髓损伤的诊断和预后，具有令人满意的时间-空间分辨率。此外，这些方法在显示SCI部位和监测血流方面各有优势，可以帮助临床医生评估治疗效果。然而，这些成像技术无法持续反映SCI的进展，而且这些技术往往需要专业的技术以及费用高昂，限制了这些技术的普及和发展。因此，完美的脊髓损伤修复诊疗探针应该兼具消除和实时响应监测细胞内氧化应激水平状态的功能。