黑磷纳米片用于神经退行性疾病治疗
发布时间：2020-04-25
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黑磷纳米片用于神经退行性疾病治疗
近日，中南大学化学化工学院刘又年教授团队与北京大学郭少军教授合作，在纳米药物研究领域取得重大进展。神经退行性疾病是目前严重危害人类健康的一类老年疾病。目前国际上尚无有效治疗神经退行性疾病的药物，这主要是由于致病机理复杂，如大脑内金属离子代谢异常，大脑内氧化还原平衡失调等。另外，大部分的药物不能穿越血脑屏障进行治疗。
针对此问题，刘又年教授团队创新性地将黑磷纳米片材料用于神经退行性疾病的治疗。黑磷纳米片上丰富的磷原子可以高效结合神经退行性疾病患者大脑中的过量铜离子，降低铜离子相关的病理过程，并抑制铜离子催化的氧化物种生成。更为重要的是，黑磷纳米片具有良好的光热性质，光热可以促进血脑屏障的通透性。因此，通过控制近红外光可以调控黑磷纳米片穿越血脑屏障，实现脑内治疗。细胞和动物实验结果表明，该纳米药物可以有效降低神经细胞内氧化压力，保护神经免受氧化损伤，黑磷纳米片可以有效穿越小鼠血脑屏障进入大脑，且对正常组织无明显毒副作用。
相关研究结果发表在《先进材料》 (Advanced Materials, 2017, DOI: 10.1002/adma.2017034581703458，陈万松博士为论文第一作者，邓留副教授、刘又年教授与郭少军教授为共同通讯作者)。该成果是继刘又年教授团队在《先进材料》 (Advanced Materials, 2017, DOI: 10.1002/adma.201603864)上发表的关于黑磷纳米抗肿瘤药物运输体系之后，又一重要科学发现，为黑磷纳米药物的开发提供了新的思路。
另外，团队以蛋白为模板制备金属纳米材料方面和生物仿生方面也取得一系列成果：Advanced Functional Materials, 2017, 27, 1605795; Small, 2017, doi: 10.1002/smll.20170252; Chemistry – An Asian Journal, 2017, 12, 2374-2378 (VIP paper).
此研究工作得到了国家自然科学基金项目（No. 21636010, 21476266）和粉末冶金国家重点实验室经费的资助。
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201703458/full
相关成果申报了国家发明专利：一种黑磷纳米片的应用，CN201710721177.4（2017.08.22）。
Figure 1. 黑磷纳米片用于神经退行性疾病治疗机理图
Figure 2. a) 黑磷纳米片TEM图，b)黑磷纳米片结合铜离子后TEM图，c) XPS表征黑磷纳米片与铜离子之间化学作用，d) TEM mapping图像显示铜离子结合在黑磷纳米片表面，e) 黑磷纳米片可以选择性结合铜离子。
Figure 3. a-b) 黑磷纳米片抑制铜离子催化下H2O2的产生，c) 黑磷纳米片抑制铜离子催化下羟基自由基的产生，以及d) 降低胞内氧化压力 e-f) 抑制氧化物种对神经细胞的损伤。
Figure 4. JC-1线粒体膜电位成像，从亚细胞水平研究黑磷纳米片保护神经细胞的机理，即抑制氧化物种对线粒体的破坏，维持线粒体完整性。
Figure 5. a) 黑磷纳米片的光热活性，b) 近红外光调控黑磷纳米片穿越体外血脑屏障模型，c) 体内光热成像，d-e) 黑磷纳米片穿越体内血脑屏障，f) 小鼠主要器官组织HE染色。