一种手性金纳米粒子在提高肠道内短链脂肪酸含量方面的应用的制作方法

1.本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种手性金纳米粒子在提高肠道内短链脂肪酸含量方面的应用。


背景技术：

2.短链脂肪酸(scfa)是由肠道中有益的细菌代谢膳食纤维等碳水化合物所产生的一类代谢物，对于肠道健康和身体健康是不可或缺的，主要包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸。短链脂肪酸在调节免疫系统、宿主代谢和细胞增殖等方面具有关键作用。其中乙酸占肠道细菌产生的短链脂肪酸的最高百分比，有助于保持肠道环境稳定，并营养结肠中的其他有益细菌。丁酸盐在抵抗炎症中起着至关重要的作用，对于消化系统健康和疾病预防都很重要。丙酸盐可以降低胆固醇、减少脂肪储存，具有抗炎和抗癌的作用。因此，增加肠道内短链脂肪酸的含量可改善肠道健康及身心健康。
3.手性纳米材料因其手性光学特性和手形识别能力，在手性催化、对映体特异性分离、传感、生物医学等领域受到广泛关注。近些年来，纳米粒子被报道通过尾静脉注射、皮下注射、原位注射等给药方式对于肿瘤、血栓、炎症、神经退行性疾病具有改善作用。然而，作为膳食补充剂通过灌胃用于改善肠道短链脂肪酸进而治疗疾病这一领域尚未研究，且纳米材料的手性特性在其中的作用也鲜有报道。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种手性金纳米粒子在提高肠道性能短链脂肪酸含量方面的应用，通过将修饰后的手性金纳米粒子以灌胃的方式给药，促进肠道短链脂肪酸的产生。
5.本发明提供了如下所述的技术方案：
6.本发明提供了一种手性金纳米粒子在提高肠道内短链脂肪酸含量方面的应用。
7.进一步地，所述手性纳米粒子为d型和/或l型。
8.进一步地，所述短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、丁酸和异戊酸中的一种或多种。
9.进一步地，对于相同构型的手性金纳米粒子，在各向异性因子为0《g≤0.2时，肠道内短链脂肪酸的增加量随g值的增大而增大。
10.进一步地，所述的手性金纳米粒子通过下述步骤合成得到：
11.(1)将nabh4溶于水中，依次加入haucl4和十六烷基三甲基溴化铵(ctab)水溶液，反应得到种子1；
12.(2)向haucl4与十六烷基三甲基氯化铵(ctac)混合溶液中加入柠檬酸三钠以及种子1，反应、离心得到沉淀物，将沉淀物复溶至ctac溶液中得到种子2；
13.(3)将ctac、ctab、柠檬酸三钠以及种子2加入水中，反应得到种子3；
14.(4)将ctac、haucl4、种子3、d型和/或l型半胱氨酸-亮氨酸(cl)以及柠檬酸三钠加入水中，反应得到手性或无手性的金纳米粒子。
15.进一步地，步骤(4)中，通过控制cl的手性构型来控制金纳米颗粒的手性构型；通过控制cl的加入量来调控金纳米颗粒的手性强度。
16.进一步地，步骤(4)中，当加入的d型cl和l型cl量相同时，得到无手性的金纳米粒子；当加入d型或l型cl，得到手性金纳米粒子；所述d型或l型cl加入的摩尔量与所述手性金纳米粒子质量的比值为12.8*10-8
～25.8*10-8
mol/g时，所述手性金纳米粒子的各向异性因子为0.1～0.2。
17.进一步地，所述手性金纳米粒子经过修饰处理后给药。
18.进一步地，所述手性金纳米粒子的修饰包括以下步骤：
19.(1)将手性金纳米粒子重悬于ctab溶液中得到混悬液，向所述混悬液中加入甲氧基聚乙二醇硫醇后静置；
20.(2)将静置处理后的溶液离心，去除上清液后重悬于水中得到分散液，待使用。
21.进一步地，步骤(1)中，所述十六烷基三甲基溴化铵溶液的浓度优选为0.5mm。
22.通过上述制备方法制备的得到手性金纳米粒子，表面残留高浓度ctab，先用超纯水洗涤，去除高浓度ctab，再将洗涤后的手性金纳米粒子分散至低浓度的ctab中，用以分散金纳米颗粒的同时稳定手性强度。
23.进一步地，步骤(1)中，所述甲氧基聚乙二醇硫醇与混悬液的质量体积比大于10mg/ml。
24.进一步地，所述甲氧基聚乙二醇硫醇的分子量优选为2000；利用甲氧基聚乙二醇硫醇取代或包裹金纳米颗粒表面的十六烷基三甲基溴化铵，降低生物毒性，提高生物相容性。
25.进一步地，步骤(1)中，所述静置的时间不低于12h。
26.本发明的有益效果：本发明利用手性金纳米粒子以提高肠道内短链脂肪酸的含量，并通过控制金纳米粒子的手性及其强弱对短链脂肪酸增长量进行调控，且一定手性强度的d型手性金纳米颗粒，对不同的短链脂肪酸含量的提升具有选择性；此外，利用甲氧基聚乙二醇硫醇修饰后的手性金纳米颗粒具有良好的生物相容性和稳定性，不会对机体产生损伤，在治疗肠道疾病以及免疫疾病等方面具有良好的应用前景。
附图说明
27.图1为l-cl金纳米颗粒的扫描电镜图；
28.图2为g＝0.2的l-cl金纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱图以及圆二色(cd)光谱图；
29.图3为d-cl金纳米颗粒的扫描电镜图；
30.图4为g＝0.2的d-cl金纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱图以及cd光谱图；
31.图5为d/l-cl金纳米颗粒的扫描电镜图；
32.图6为手性/非手性纳米粒子对肠道内乙酸、丙酸、异戊酸、丁酸含量的调节。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
36.实施例1制备g＝0.1的d-au纳米颗粒
37.本实施例制备各向异性因子(g)为0.1的d-au纳米粒子，具体步骤如下所示：
38.(1)将0.6ml 10mm的nabh4溶于4.75ml超纯水中，然后依次加入250μl 10mm的haucl4和5ml 200mm ctab水溶液，于27℃下反应3h得到种子1；
39.(2)向2ml 0.5mm的haucl4与2ml 200mm ctac混合溶液中加入1.5ml 100mm的柠檬酸三钠以及100μl种子1，反应10min后，14500rpm离心30min，得到沉淀物，将沉淀物复溶至1ml 200mm的ctac溶液中得到种子2；
40.(3)向含有0.75ml超纯水的洁净管子中依次加入0.75ml 200mm的ctac、0.5ml 100mm ctab、1ml 100mm的柠檬酸三钠以及20μl种子2，室温反应2h得到种子3；
41.(4)向含有3.05ml超纯水的洁净管子中依次加入1.52ml 100mm的ctac/300μl 10mm haucl4、150μl种子3、1.5μl 3mm的d型半胱氨酸-亮氨酸(d-cl)以及280μl 100mm柠檬酸三钠，于37℃反应1h得到g＝0.1的35mg的d-au纳米颗粒。
42.实施例2制备g＝0.2的d-au纳米颗粒
43.本实施例制备g＝0.2的d-au纳米颗粒，制备过程与实施例1一致，仅改变实施例1步骤(4)中d-cl加入的量，本实施例中加入3μl的d-cl，制备得到d-au纳米粒子。
44.对上述d-au纳米颗粒进行扫描电镜、紫外-可见吸收以及cd表征。
45.如图1所示，制备得到的金纳米颗粒具备手性特征；图2为本实施例制备的d-au纳米颗粒的吸收光谱图(虚线)以及cd光谱图(实线)，根据表征结果以及计算公式g＝cd值/(32980*吸光度)，计算可得本实施例制备得到的d-au纳米颗粒的g＝0.2。
46.实施例3制备g＝0.1的l-au纳米颗粒
47.本实施例制备g＝0.1的l-au纳米颗粒，制备过程与实施例1一致，仅改变实施例1步骤(4)中cl加入的构型，本实施例中加入1.5μl的l-cl，制备得到g＝0.1的l-au纳米颗粒。
48.实施例4制备g＝0.2的l-au纳米颗粒
49.本实施例制备g＝0.2的l-au纳米颗粒，制备过程与实施例1一致，仅改变实施例1步骤(4)中cl加入的量和构型，本实施例中加入3μl的l-cl，制备得到g＝0.2的l-au纳米粒子。
50.对上述l-au纳米颗粒进行扫描电镜、紫外-可见吸收以及cd表征。
51.如图3所示，制备得到的金纳米颗粒具备手性特征；图4为本实施例制备的l-au纳米颗粒的吸收光谱图(虚线)以及cd光谱图(实线)，根据表征结果计算可得本实施例制备得到的l-au纳米颗粒的g＝0.2。
52.实施例5制备无手性d/l-au纳米颗粒
53.本实施例制备无手性金纳米颗粒，制备过程与实施例1一致，仅改变实施例1步骤(4)中cl加入的量和构型，本实施例中加入1.5μl的d-cl以及1.5μl的l-cl，制备得到无手性d/l-au。
54.对上述无手性d/l-au进行扫描电镜表征，如图5所示，制备得到的金纳米粒子不具有手性。
55.实施例6手性不同的金纳米颗粒对小鼠肠道内短链脂肪酸含量的影响
56.手性金纳米颗粒的修饰：对实施例1～5制备得到的金纳米颗粒进行修饰，具体步骤如下所示：取1ml合成的手性纳米粒子以3500rpm离心2min。去除上清后，将沉淀重悬于0.5mm ctab溶液中，并加入甲氧基聚乙二醇硫醇(mpeg-sh，mw＝2000)使其终浓度为10mg/ml，静置过夜。将纳米粒子3500rpm离心5min，去除上清并重悬于水中使用。
57.利用修饰后的手性金纳米颗粒对小鼠进行灌胃试验：将相同喂养的小鼠分为六组，第一组为空白对照试验，对其余五组小鼠分别用修饰后的实施例1～5制备的金纳米粒子混悬液进行灌胃，灌胃量为10mg/kg/day，每天灌胃，连续三个月。
58.连续灌胃3个月后，采集小鼠的粪便，利用气相色谱-质谱仪系统对小鼠粪便样品中短链脂肪酸相对含量进行分析，如图6所示，不同手性以及手性强度不同的金纳米颗粒对不同短链脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸、异戊酸)产生量的影响，由图中结果可知，金纳米颗粒对短链脂肪酸的产生均有促进作用，其中l型金纳米颗粒较之无手性的金纳米颗粒对短链脂肪酸产生的促进作用更强，且随着手性的增强(各向异性因子越大，手性越强)，各短链脂肪酸的含量越高；对于d型金纳米颗粒，低手性的d型金纳米颗粒相对于无手性的金纳米颗粒对于大多短链脂肪酸含量的提高无没明显促进作用，但随着手性的增强，d型金纳米颗粒对短链脂肪酸促进作用表现出选择性，当d型金纳米颗粒的g＝0.2时，对丙酸和异戊酸含量的提升较之乙酸和丁酸更为显著。
59.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。