一种荷叶炭碳量子点、制备方法及其在制备治疗肥胖药物中的应用

本发明涉及一种荷叶炭碳量子点、制备方法及其在制备治疗肥胖药物中的应用，属于纳米材料与生物医药交叉。

背景技术：

1、现阶段临床用于干预肥胖的药物主要包括奥利司他、利拉鲁肽等，但该类药物普遍存在副作用明显、长期干预效果有限、停药后体重易反弹等短板，临床应用场景受到较大限制。

2、碳量子点是一类新型零维碳纳米材料，凭借荧光特性优异、水溶性良好、细胞毒性低、生物相容性佳、表面易于功能修饰等优势，在生物活体成像、药物载体、疾病诊疗等方向拥有广阔应用前景。近年来，以天然生物质作为碳源制备碳量子点的技术路线逐步发展，该方式原料来源广泛、制备工艺绿色可持续，受到研究领域持续关注。荷叶属于药食同源中药材，现有药理研究证实荷叶提取物具备降脂、调节糖代谢、抗炎、抗氧化等生物活性。但传统荷叶提取物存在固有技术缺陷：口服给药后生物利用度偏低，体内作用持续时间较短，需要频繁给药，难以满足肥胖长期干预的需求，制约了荷叶活性组分在肥胖防治领域的进一步开发。

3、将荷叶原料制备为碳量子点，有望保留荷叶天然活性物质的药理作用，并借助纳米尺寸效应优化材料水溶性、生物相容性及体内转运分布特性。截至目前，现有技术中尚未公开以荷叶为碳源制备碳量子点，并将其应用于高脂饮食诱导肥胖干预、系统性开展抗肥胖药效评价的方案。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种荷叶炭碳量子点、制备方法及其在制备治疗肥胖药物中的应用，该碳量子点兼具良好的水溶性及抗肥胖活性，解决了传统荷叶炭或荷叶提取物直接给药生物利用度低、体内作用时间短的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的一种荷叶炭碳量子点，所述荷叶炭碳量子点以荷叶为碳源制备得到，为纳米级颗粒，颗粒表面含有羟基和羧基。

3、作为优选的，所述荷叶炭碳量子点的傅里叶变换红外光谱具有3426 cm-1、1619cm-1以及1317 cm-1特征吸收峰。

4、作为优选的，在325 nm激发波长下，所述荷叶炭碳量子点的荧光发射区间为586nm-796 nm，绝对荧光量子产率为 0.09%；所述荷叶炭碳量子点的zeta电位为-22.7 mv。

5、作为优选的，所述荷叶炭碳量子点水合粒径d50为309 nm，体积粒径分布峰值为312.3 nm。

6、本发明的第二方面，还提供了一种所述荷叶炭碳量子点的制备方法，包括如下步骤：

7、（1）将干燥荷叶粉碎、过筛，获得荷叶粉末；

8、（2）将荷叶粉末置于保护气氛下，碳化处理，得到碳化产物；

9、（3）将碳化产物研磨后分散于溶剂中，经固液分离、纯化、干燥处理，制得所述荷叶炭碳量子点。

10、作为优选的，所述保护气氛为氮气气氛；碳化温度为320-370℃，碳化时间为1-3h。

11、作为优选的，所述纯化选自超声、离心、过滤、透析中的至少一种。

12、本发明的第三方面，还提供了所述荷叶炭碳量子点或所述制备方法制得的荷叶炭碳量子点在制备治疗肥胖药物中的应用。

13、作为优选的，所述肥胖为高脂饮食诱导的肥胖。

14、作为优选的，所述药物具有选自减轻体重、降低血糖、改善糖耐量、缓解胰岛素抵抗、调节机体糖代谢、修复心肌损伤、保护心脏功能中的至少一种药理活性。

15、本发明的机理：

16、传统荷叶提取物进入机体后解离为游离化学小分子，依靠小分子与靶点结合发挥药效。而本发明荷叶炭碳量子点以完整纳米颗粒（水合粒径 d50=309nm）作为基本药效单元，并非解离后的小分子起效；借助纳米尺寸效应可实现肠道部位被动靶向滞留，再通过颗粒表面羟基、羧基官能团介导系列生物学效应。该纳米颗粒药效单元模式，区别于荷叶提取物小分子作用模式，荷叶中的活性组分被锚定在无定形碳骨架上，实现了从中药粗提物到纳米药效单元的功能转变。

17、现有荷叶提取物主要直接靶向脂肪代谢酶或者脂肪细胞，调控脂肪合成与分解过程。本发明荷叶炭碳量子点的核心作用靶点为肠道菌群；纳米颗粒在肠道滞留后调控肠道菌群群落结构，修复肠道微环境，进一步经由微生物-肠-脑轴产生系统性调控效果，改善高脂饮食诱导肥胖及其伴随的糖脂代谢紊乱。本发明跳出传统荷叶类物质直接作用脂肪相关靶点的思路，转向肠道微生态系统层面实现代谢调控，形成全新的干预路径。

18、现有技术（cn105060273a）制备的荷叶基碳量子点以获得高达38%的荧光量子产率为目标，应用方向为催化领域，并不涉及生物体内疾病干预。本发明荷叶炭碳量子点绝对荧光量子产率为0.09%，但是具备长波长荧光发射特性，能够实现体内药物分布的荧光示踪；本发明在同一纳米颗粒实体上同时实现抗肥胖治疗功能与体内荧光示踪功能，达成治疗-示踪一体化。现有的荷叶来源药物以及催化用途碳量子点均无法实现该功能集成。

19、临床奥利司他类减肥药物主要依靠抑制脂肪酶活性发挥减重效果，部分减肥药物通过中枢通路抑制食欲实现体重控制，抑制食欲的作用方式容易带来相关副作用。本发明动物实验证实，荷叶炭碳量子点能够显著减轻体重、改善机体糖脂代谢，但小鼠日均摄食量无统计学显著变化。由此证明，本发明抗肥胖作用不依赖中枢抑制食欲途径，主要依靠外周代谢调控通路起效：包括调节肠道菌群稳态、改善胰岛素抵抗、减轻机体慢性低度炎症等多条外周通路协同作用，规避了抑制食欲类减肥药潜在的毒副风险。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、（1）本发明依据煅炭存性炮制原理，采用全程密闭隔绝空气的碳化工艺，保留荷叶炭碳量子点表面大量羟基、羧基等含氧官能团，赋予产物优异水溶性与生物相容性。本发明以廉价易得的荷叶为碳源，制备流程简单、绿色环保、可规模化生产，突破了传统荷叶粗粉、提取物稳定性差、易降解、生物利用度低的缺陷。经表征证实，本发明所得产物为形貌均一的类球形纳米颗粒，水合粒径d50为309 nm，具备纳米尺寸效应；同时其在586 nm-796 nm区间具有特征荧光发射，可实现体内药物分布实时示踪，在单一纳米体系中集成治疗和荧光示踪诊疗一体化功能，是现有荷叶产品及传统碳量子点均不具备的技术突破。

22、（2）不同于传统荷叶提取物以游离小分子起效、仅靶向脂肪酶或脂肪细胞的单一作用模式，本发明以完整纳米颗粒为独立药效单元，依靠纳米尺寸epr效应实现肠道被动靶向，通过表面含氧官能团调控肠道菌群结构，修复肠道屏障、抑制慢性低度炎症，经由微生物-肠-脑轴系统性调控机体糖脂代谢紊乱，属于全新的抗肥胖干预机制。同时，区别于奥利司他等常规减肥药通过抑制脂肪酶或中枢抑制食欲的起效途径，本发明可显著改善肥胖及代谢异常，但不影响机体正常摄食，完全通过外周代谢调控通路发挥药效，规避了传统减肥药抑制食欲带来的毒副作用，作用机制更安全、调控体系更全面。

23、（3）本发明通过动物实验充分证实，荷叶炭碳量子点可显著抑制高脂饮食诱导的小鼠体重异常增长，有效降低空腹血糖、改善糖耐量异常、缓解胰岛素抵抗、调节机体糖代谢，并可同步修复肥胖引发的心肌损伤、保护心脏功能，实现减重、调糖、护心的多维度治疗效果。本发明首次将荷叶基碳量子点应用于高脂饮食诱导肥胖及其并发症的干预，打通了中药炮制改性、纳米结构调控、肠道微生态代谢调控的全新技术路径，为代谢性肥胖疾病的安全防治提供了崭新且高效的纳米药物解决方案。