[发明专利]一种壳聚糖-N-精氨酸纳米粒子、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种壳聚糖‑N‑精氨酸纳米粒子、其制备方法及应用。本发明提供的壳聚糖‑N‑精氨酸纳米粒子的制备方法中，以壳聚糖‑N‑精氨酸或其衍生物为原料，三元羧酸中的三个羧酸基团与壳聚糖‑N‑精氨酸或其衍生物表面的游离氨基及胍基发生分子间或分子内静电作用交联而得到壳聚糖‑N‑精氨酸纳米粒子，还可以通过添加抗菌剂、过氧化氢还原酶和交联剂等功能组分制备多功能纳米粒子。本发明制备的壳聚糖‑N‑精氨酸纳米粒子或其水溶液对细胞无毒性，且能稀化气道粘液、抑制细菌生长，清除气道活性氧，从而减轻气道炎症反应和粘液积累，可用于制备粘液稀化药物和制备粘液阻塞性疾病药物。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种壳聚糖-N-精氨酸纳米粒子、其制备方法及应用。

背景技术

新型冠状病毒会对人体肺部造成攻击，其中15％～20％的患者会产生细胞因子风暴。大量的免疫细胞攻击肺部，使得肺部分泌大量粘液，且肺泡基质增厚，限制了肺泡的气体交换，从而造成病人的呼吸衰竭等多器官衰竭，最终导致了病人的死亡 (JAMA2020,324(8):782-793；Int J Immunol Immunother 2020,7:050)。由此可见，气道粘液的异常分泌会严重影响正常的肺部功能和其余器官功能。这种气道粘液过多分泌的症状可以归结为粘液阻塞性疾病，其中包括哮喘，囊性纤维化，慢性阻塞性肺病，原发性睫状运动障碍和非囊性纤维化支气管扩张症等。根据WHO于2018年发布的全球前十位死亡原因显示，2016年慢性阻塞性肺病和下呼吸道感染造成了全球共600多万人死亡，分别位于全球死亡原因第3位和4位。根据文献预测，这两种疾病在未来20年仍会是造成死亡的前4名(The New EnglandJournal of Medicine 2010,363:2233-47；PLoS Medicine 2006,3(11):2011-2030)。由此可见，治疗粘液阻塞性疾病，具有非常重要的医学意义。

造成肺部粘液阻塞的原因如下：CFTR基因突变造成肺部氯离子分泌减少，钠离子摄取过多，细胞内外渗透压改变。细胞从粘液层摄取大量水分，导致粘液层浓度增大(Science 1989,245:1066-1073；Advanced Drug Delivery Reviews 2014,75:92–111)。粘液浓度的增加造成粘液粘弹性的急剧上升，从而难以被气道纤毛清除(The New EnglandJournal of Medicine 2019,75: 1942–1953；Science 2012,337:937-941)。粘液的异常积累造成肺部细菌定殖，形成生物膜，从而募集了大量的免疫细胞。这些免疫细胞释放的免疫因子又会促进粘液的分泌，从而形成粘液累积、细菌感染、慢性炎症、肺部损伤的恶性循环(Clinical Microbiology Reviews 2010,23:299-323；Advanced Drug Delivery Reviews2014,75:92–111)。

目前针对粘液阻塞性疾病的临床药物及其缺点如下：阿米卡星和环丙沙星等抗生素容易产生耐药性；N-乙酰半胱氨酸和羧甲司坦等硫醇稀化剂被证明临床无效；糖皮质激素类强抗炎药物容易造成人体代谢异常和其他副作用；β受体激动剂、茶碱类支气管扩张剂对心脏有害。虽然近些年来上市了一些多肽制剂，如奥马珠单抗和美泊利单抗，这些药物需要严格的筛选才能使用，且非常昂贵。此外，近年有不少文献报道基因疗法治疗肺部囊性纤维化。但 CFTR基因产生的突变高达上千种，且哮喘属于多基因遗传病，此外，这一类粘液阻塞性疾病与环境关系密切，采用基因疗法并不现实。新型的抗菌药物也被研发用于抑制囊性纤维化的细菌膜形成，但尚未进行粘液稀化方面的研究(Angew.Chem.Int.Ed.2020,59:20568-20576)。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种壳聚糖-N-精氨酸纳米粒子、其制备方法及应用，本发明制备的壳聚糖-N-精氨酸纳米粒子具有粘液稀化能力、抗菌性能和清除活性氧物质能力。

本发明提供了一种壳聚糖-N-精氨酸纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：