植酸铈配合物的制备方法以及生物应用

文档序号:32313088发布日期:2022-11-23 13:36阅读:17499来源:国知局
植酸铈配合物的制备方法以及生物应用

1.本发明涉及抗氧化技术领域,特别是涉及热稳定性良好的植酸铈配合物绿色安全的制备方法以及生物应用。


背景技术:

2.人体内会产生活性氧和自由基,细胞组织受到活性氧和自由基的氧化,使构成细胞组织的各种物质,如脂质、糖类、蛋白质、脱氧核糖核酸等所有大分子物质,发生各种氧化反应,引起变性、交联、断裂等氧化伤害,进而导致细胞结构和功能的破坏,以及机体组织的损伤和器官的病变。目前由于活性氧和自由基使机体衰老和发生的疾病有100多种(肝病、高血压、冠心病、癌症的形成和转移、肾病等)。为维持身体的正常运转和健康状态,以抵御各种活性氧和自由基对组织的伤害,体内需要抗氧化物质对各种活性氧和自由基的产生进行抑制,但是目前各种抗氧化物质的使用效果不佳,安全性不高。
3.其中脂肪性肝病是影响全球1/3以上人口的最常见肝病,属于一种人体内活性氧和自由基引起的疾病。在中国,脂肪性肝病的患病率接近30%,并且逐年增加,严重危害国民健康。控制能量摄取、加强运动和药物治疗有助于缓解脂肪性肝病,但均不能有效治疗脂肪性肝病。当前在降低肝脏脂质损伤方面,并没有特别有效的药物。已有的辅助药物如卵磷脂、熊去氧胆酸、水飞蓟素、肌苷、辅酶a、还原型谷胱甘肽、牛磺酸等对肝脏脂质损伤都没有明显的治疗效果。
4.稀土金属由于其特殊的外电子构型,具有特殊的化学和物理性质,进入动物体内后可被吸收、富集并在组织中重新分配,能够引起包括中枢神经、消化、内分泌、运动及生殖等系统广泛的影响,通过调节激素水平、酶活性、蛋白及脂类代谢等多种方式影响中间代谢过程,同时植酸具有抗炎和抗氧化活性,因此有望将铈离子和植酸共同用作抗氧化剂应用于人体中,并进一步治疗高脂饮食带来的肝脏损伤。本项目利用具有抗氧化活性的铈离子和植酸配位生成植酸铈,有效降低人体中的活性氧和自由基,进而达到治疗各种活性氧和自由基引起的疾病,尤其是肝脏的氧化损伤,植酸铈能够清除肝脏过量的脂质,从源头抑制了肝脏的脂质损伤,这是目前已有药物所无法实现的。此外,植酸铈还具有优秀的紫外吸收能力,植酸铈的紫外吸收峰恰好处于危害最大的uvb区域,可以有效屏蔽紫外线,降低紫外损伤。同时植酸铈良好的抗氧化活性可以有效清除紫外诱导的氧化损伤,减轻紫外线导致的皮肤损伤,降低皮肤癌的发病风险。


技术实现要素:

5.本发明的目的是提供植酸铈配合物的制备方法以及生物应用,以解决上述已有抗氧化剂治疗疾病的效果和安全性较差,现有药物无法从源头上治疗肝脏的脂质损伤以及紫外线对人体造成损伤的问题。
6.为实现上述目的,本发明提供了植酸铈配合物的制备方法,包括以下步骤:
7.(1)配置溶液:分别配置铈离子水溶液和植酸水溶液;
8.(2)制备植酸铈配合物:在搅拌下将铈离子水溶液加入到植酸水溶液中,持续搅拌直至沉淀完全,用超纯水洗涤直至清洗液呈中性,过滤干燥得到具有多孔纳米结构的植酸铈配合物。
9.优选的,铈离子溶液包括硝酸铈铵水溶液、硝酸铈水溶液、氯化铈水溶液中的一种或几种,植酸水溶液包括植酸分子水溶液、植酸钠水溶液、植酸钾水溶液中的一种或几种。
10.优选的,铈离子水溶液中的铈离子与植酸水溶液中的植酸分子或植酸离子的摩尔比为(3-7):1。
11.优选的,植酸铈配合物在制备预防或治疗肝脏脂质损伤保健品中的应用。保健品以植酸铈配合物为主要活性成分。
12.优选的,植酸铈配合物在制备治疗肝脏脂质损伤药物中的应用。更优选的,植酸铈配合物在制备治疗高脂饮食对肝脏损伤药物中的应用。
13.优选的,含有植酸铈配合物的组合物在制备治疗肝脏脂质损伤药物中的应用。
14.本发明中的植酸铈配合物在治疗肝脏脂质损伤时,可以单独使用,也可以与其他药物配合使用,或者与其他药物一起制成复方制剂使用,都可达到治疗脂肪脂质损伤的目的。
15.优选的,所述组合物是以植酸铈配合物作为活性成分,加上药学上可接受的辅料所制成的药物。
16.本发明所述药学上可接受的辅料,是指制备不同剂型时加入所需的各种常规辅料,例如稀释剂、黏合剂、崩解剂、助流剂、润滑剂、矫味剂、包合材料、吸附材料等以常规的制剂方法制备成任何一种常用的口服制剂,例如颗粒剂、散剂、片剂、胶囊剂、丸剂、口服液、汤剂、滴丸剂等。
17.优选的,植酸铈配合物在制备抗氧化食品和/或保健品中的应用。抗氧化食品和/或保健品中还包括可食用的辅料。
18.优选的,植酸铈配合物在制备抗氧化药物的应用。
19.优选的,所述抗氧化药物的剂型选自胶囊剂、片剂、散剂、颗粒剂、注射剂、口服液、丸剂中的任一种。在实际应用过程中,根据药物剂型的实际需求,以植酸铈配合物为活性成分,添加相应的辅料,制备得到所需求的药物剂型。
20.优选的,植酸铈配合物在对抗紫外线导致的皮肤损伤药物中的应用。
21.优选的,植酸铈配合物在制备防晒霜中的应用。
22.优选的,植酸铈配合物在降低紫外光导致的光老化、皮肤炎症和皮肤癌药物中的应用。
23.因此,本发明采用上述结构的植酸铈配合物的制备方法以及生物应用,具有以下有益效果:
24.1、植酸铈通过水相合成,未使用有机溶剂,合成过程安全环保,同时合成原料仅有铈盐和植酸盐,其中的植酸盐来源于植物的种子和麸皮,绿色安全,被广泛应用于营养补充剂,抗氧化和抗肿瘤等作用,植酸盐与无毒的铈盐配位后获得的植酸铈纳米颗粒具有良好的生物安全性,可用于多种生命健康领域;
25.2、植酸作为构成cepa的配体分子,具有六个磷酸基团,可以高效的与铈离子发生配位形成cepa材料,植酸与铈离子配位形成的植酸铈纳米颗粒带有大量的ce
3+
,是植酸铈具
有抗氧化活性的基础,同时材料内部的大量孔洞有效促进了活性氧自由基的吸附,使其具有高效的抗氧化性能,可应用于与活性氧相关的多种疾病治疗;
26.3、植酸铈配合物具有良好的热稳定性和紫外吸收能力,使其可以用于紫外屏蔽材料以及防晒霜等领域。植酸铈良好的稳定性可以使其应用于涂料、建筑外立面、玻璃和路面等场所,有助于解决户外复杂环境的紫外防护需求。此外,植酸铈良好的生物安全性与稳定性使其在皮肤紫外防护方面也具有广泛前景,在吸收紫外线降低皮肤紫外损伤的同时还可以同步清除紫外线诱导的活性氧,避免紫外线对皮肤的损伤。
27.4、植酸铈配合物还可以有效应用于肝脏脂质损伤治疗中,有效抑制肝脏的脂肪肝化,减轻高脂小鼠的体重增长,小鼠肝脏内脂肪粒明显减少,有效抑制高脂饮食对肝脏的损伤。
28.下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
29.图1是本发明实施例1的植酸铈的分子结构图;
30.图2是本发明实施例1的植酸铈的外观;
31.图3是本发明实施例1的植酸铈的电镜图;
32.图4是本发明实施例1的植酸铈的红外吸收谱图;
33.图5是本发明实施例1的植酸铈的紫外吸收谱图;
34.图6是本发明实施例1的植酸铈的氮气吸脱附曲线;
35.图7是本发明实施例1的植酸铈的孔径分布图;
36.图8是本发明实施例1的xps谱图;
37.图9是本发明实施例1的热重图;
38.图10是本发明实施例1的植酸铈细胞毒性测试结果图;
39.图11是本发明实施例1的植酸铈抗氧化性能测试结果图;
40.图12是本发明实施例1的植酸铈清除uvb生成的细胞内活性氧的结果图;
41.图13是本发明实施例1的植酸铈对抗uvb诱导的皮肤损伤的结果图;
42.图14是本发明实施例1的植酸铈对小鼠体型和肝脏的影响;
43.图15是本发明实施例1的植酸铈对小鼠体重的影响;
44.图16是本发明实施例1的植酸铈降低高脂饮食导致的肝脏炎症损伤的结果图。
具体实施方式
45.以下将对本发明进行进一步的描述,需要说明的是,本实施例以本技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明并不限于本实施例。
46.实施例1
47.分别配制50ml的0.2m硝酸铈铵水溶液和100ml质量浓度为2%的植酸分子水溶液,在搅拌下缓慢将硝酸铈铵水溶液加入到植酸分子水溶液中并持续搅拌12h。随后用超纯水反复清洗,待清洗液上清呈中性后,将材料60℃干燥待用。
48.实施例2
49.分别配制100ml浓度为0.1m的硝酸铈水溶液和100ml质量浓度为2%的植酸钠水溶
液,在搅拌下缓慢将硝酸铈水溶液加入到植酸钠水溶液中并持续搅拌12h。随后用超纯水反复清洗,待清洗液上清呈中性后,将材料60℃干燥待用。
50.实施例3
51.分别配制浓度为0.2m的氯化铈水溶液和质量浓度为2%的植酸钾水溶液各100ml,在搅拌下缓慢将氯化铈水溶液加入到植酸钾水溶液中并持续搅拌 12h。随后用超纯水反复清洗,待清洗液上清呈中性后,将材料60℃干燥待用。
52.实施例4
53.对实施例1制得的植酸铈配合物进行表征。
54.图1为植酸铈配合物的分子结构模型,从图1中可以看出铈离子与植酸中的磷酸基团配位形成植酸铈材料,铈离子与植酸分子形成了多孔纳米结构。
55.图2为植酸铈配合物的外观。该材料为淡黄色粉体,可以均匀分散在溶剂中。
56.图3为植酸铈配合物的电镜图,从图2中中可以看出植酸铈配合物为圆形片状结构,粒径在50nm左右,并且分散相对均匀。
57.图4为植酸铈配合物的红外光谱图,从图3中可以看出1100cm-1
附近出现特征峰,其对应的是-p-o-的特征峰,证明富含磷酸基团的植酸与铈离子发生了配位,获得了植酸铈材料。
58.图5为植酸铈配合物的紫外谱图。该材料在300nm处有显著的紫外吸收峰,对应于紫外光的uvb波段(波长280~320nm)。uvb波段的紫外光对人体损伤最严重,因此是防晒用品最关注的波段。植酸铈材料在uvb波段具有良好的吸收性能,有望运用于防晒及抗日光老化材料。
59.图6和图7分别为植酸铈配合物的氮气吸脱附曲线和孔径分布图,从图中可以看出植酸铈材料具有一定的吸附解吸量,说明材料具有较大的比表面积,植酸铈材料内部具有大量的微孔,微孔在10nm左右,微孔和较大的比表面积有利于底物的传质,便于后续植酸铈材料的体内治疗。
60.图8为植酸铈的xps谱图,从图6中可以看出植酸铈材料中铈离子为混合价态,ce
3+
比例为51.4%,高ce
3+
比例有助于抗氧化性能的提升。
61.图9为植酸铈的热重图,从热重图中可以看出植酸铈在600摄氏度以内不发生分解,说明植酸铈具有良好的稳定性。
62.实施例5
63.对实施例1制得的植酸铈的生物安全性和抗氧化性效果进行检测。
64.生物安全性测试
65.生物安全性测试过程:在96孔板中接种人肝细胞悬液(1000个细胞/孔),并将96孔板放在培养箱中预培养12h(37℃,5%co2)。预培养结束后弃去上清向96孔板中加入不同浓度(0.1-1000μg/ml)的植酸铈悬液(100μl,培养液分散)孵育24h。最后弃去上清,每孔加入100μl cck-8溶液,并将96孔板在培养箱内孵育2小时。随后用酶标仪测定在450nm处的吸光度,计算细胞存活率。
66.从图10的细胞毒性测试结果可以看出加入不同浓度的植酸铈悬液对细胞活性均无明显的影响,说明植酸铈材料具有良好的生物安全性,可用于生物医药中制备各种制剂。
67.抗氧化性
68.抗氧化活性测试过程:在96孔板中接种人肝细胞悬液(1000个细胞/孔),并将96孔板放在培养箱中预培养12h(37℃,5%co2)。预培养结束后弃去上清向96孔板中加入浓度为100μg/ml的植酸铈悬液(100μl,培养液分散)孵育6h。随后弃去上清,每孔加入100μl h2o2溶液(0-10mm)在培养箱中孵育2小时。h2o2孵育结束后弃去上清,每孔加入100μl cck-8溶液,并将 96孔板在培养箱内孵育2小时。随后用酶标仪测定在450nm处的吸光度,计算细胞存活率。
69.从图11的抗氧化性能测试结果可以看出在过氧化氢存在的情况下细胞活性会下降,并且随着过氧化氢浓度的升高,细胞活性下降的幅度会越来越大,这主要是过氧化氢具有强氧化性,并产生自由基,由自由基引起的脂质过氧化发挥极其重要的作用,直接造成细胞氧化损伤,细胞活性下降。当加入植酸铈悬液后,对比初始的细胞活性虽有下降,但是对比加入过氧化氢后的细胞活性,加入植酸铈悬液后的细胞活性明显大于只加入过氧化氢溶液的细胞活性,说明植酸铈材料可以有效降低h2o2诱导的肝细胞死亡,具有良好的抗氧化性能。因此植酸铈材料可以应用于抗氧化食品、保健品和药物中,对机体内由于自由基氧化产生的病症进行治疗。此外,结合植酸铈的紫外吸收能力 (图5),该材料也有望运用于防晒霜等领域,降低紫外光导致的光老化、皮肤炎症和皮肤癌等疾病的发病风险。
70.实施例6
71.实验目的:研究植酸铈配合物对紫外光诱导的皮肤损伤的影响
72.实验细胞:人皮肤角质层细胞(hacat)
73.实验动物:小鼠,雄性,体重(20
±
2)g
74.实验方法:通过uvb(300nm)光照处理,构建细胞和小鼠紫外损伤模型。细胞实验:向三个培养皿(60mm)中接种hacat细胞,并在培养箱中预培养 12h(37℃,5%co2),并分为对照组、uv光照组和植酸铈+uv光照组三组。预培养结束后弃去上清,向植酸铈+uv光照组的培养皿中加入浓度为100 μg/ml的植酸铈悬液(5ml,培养液分散)孵育6h。其余两组加入等体积新鲜培养液孵育6h。随后分别用uvb灯光照处理uv组和植酸铈+uv组各10 min,随后继续在培养箱中培养2h。最后用活性氧检测染料 (dichlorodihydrofluorescein diacetate)染色处理,通过共聚焦显微镜观察细胞内的活性氧水平。
75.动物实验:小鼠分为对照组、uv光照组和植酸铈+uv光照组三组。三组小鼠均用脱毛膏去除背部体毛。对照组随后不做任何处理。uv光照组小鼠麻醉后在紫外灯(uvb波段)照射背部皮肤30min,每天两次,持续7天。植酸铈+uv光照组小鼠在紫外光照前用植酸铈悬液(0.2mg/ml)涂抹背部皮肤。待植酸铈悬液干燥后,用紫外灯(uvb波段)照射背部皮肤30min,每天两次,持续7天。最后处死小鼠,分离背部皮肤组织。he染色观察背部皮肤损伤情况。
76.图12的细胞活性氧染色结果显示。紫外光照射后,细胞内的活性氧水平显著增加(绿色荧光)。而经植酸铈预处理的皮肤细胞在紫外光照射后,细胞内的活性氧水平(绿色荧光)显著低于未经处理的紫外光照射组细胞,接近对照组细胞,显示植酸铈材料具有很好的抗氧化活性。
77.图13的皮肤he染色结果显示。紫外光照射后,小鼠皮肤组织内出现大量炎症组织,皮肤细胞排列紊乱,表明紫外光照会导致皮肤炎症并对皮肤组织产生明显的损伤。而植酸铈涂抹后的皮肤组织经紫外光照射后,皮肤组织结构完整,没有明显的炎症表现,与对照组小鼠皮肤组织类似。上述结果显示植酸铈材料能够用于对抗紫外导致的皮肤损伤。
78.实施例7
79.实验目的:研究植酸铈配合物对高脂饮食导致的肝脏炎症损伤的影响
80.实验动物:小鼠,雄性,体重(20
±
2)g
81.实验方法:通过高脂饲料喂养构建小鼠脂肪肝模型。对照组为正常饮食组(饲料脂肪含量为10%)。高脂组小鼠采用脂肪含量为60%的饲料进行喂养。植酸铈干预组为在高脂饲料(60%脂肪)中加入占饲料质量比为1%的cepa材料。三种小鼠在相同环境下以不同饲料喂养3个月,之后测量小鼠体重,然后处死小鼠分离肝脏,并进行肝脏相关组织染色,评估cepa对肝脏脂质损伤的保护效果。
82.从图14的小鼠体型和肝脏对比图可以看出高脂组的小鼠体型明显大于对照组和植酸铈干预组的小鼠体型,相对于高脂喂养的小鼠,植酸铈干预组体型明显减小,同时肝脏也并未出现明显的脂肪肝病变。图15中的星号表示相邻组之间数据的显著性差异,三个星号表示差异性非常显著,从图15的小鼠体重变化图可以看出高脂组的小鼠在高脂饲料的喂养下体重明显上升,相对于高脂组的小鼠,植酸铈干预组的小鼠在高脂饲料中加入植酸铈之后体重明显减小,说明植酸铈材料具有显著的脂代谢调控作用。
83.从图16的细胞组织学结果图中可以看出高脂组的小鼠肝脏细胞脂肪含量极高,细胞炎症损伤严重,肝脏纤维化严重,相对于高脂组的小鼠,植酸铈干预组的小鼠在高脂饲料中加入植酸铈后,肝脏脂肪含量明显降低,炎症损伤和肝脏纤维化水平也出现显著下调,表明植酸铈材料能够用于降低脂肪导致的肝脏损伤。
84.因此,本发明采用上述结构的植酸铈配合物的制备方法以及生物应用,植酸铈通过水相合成,未使用有机溶剂,合成过程安全环保;植酸作为构成 cepa的配体分子,具有六个磷酸基团,可以高效的与铈离子发生配位形成cepa 材料,具有良好的热稳定性与抗紫外性能。植酸与铈离子配位形成的植酸铈纳米颗粒带有大量的ce
3+
,是植酸铈具有抗氧化活性的基础,同时材料内部的大量孔洞有效促进了活性氧自由基的吸附,使其具有高效的抗氧化性能,可应用于与活性氧相关的多种疾病治疗。
85.最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
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