用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统
阅读：997发布：2020-05-08
专利汇可以提供用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种用于消除β 淀粉 样蛋白沉积斑 块 的 中子 捕获 治疗 系统，包括中子捕获治疗装置和能够和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合的含10B的化合物，中子捕获治疗装置产生的中子射束照射在10B元素上时产生的 能量 能够破坏β淀粉样蛋白沉积斑块的结构。本发明的有益效果是有针对性的高效的破坏β淀粉样蛋白沉积斑块。，下面是用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统专利的具体信息内容。
1.一种用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，其特征在于，包括中子捕获治疗装置以及含10B的化合物，其中，含10B的化合物能够和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合，并且所述中子捕获治疗装置产生的中子束作用到含10B的化合物后产生的能量破坏和含10B的化合物特异性结合的β淀粉样蛋白沉积斑块，所述含10B的化合物具有如结构式I所示的结构：
其中，R为苯硼酸基团，且所述苯硼酸基团中的硼为10B。
2.如权利要求1所述的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述中子捕获治疗装置包括中子源、射束整形体和准直器，其中所述中子源用于产生中子射束，所述射束整形体位于所述中子源后部并将所述中子源产生的具有较宽能谱的中子射束中的快中子调整为超热中子，所述准直器用于汇聚所述超热中子。
3.如权利要求2所述的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述中子源包括加速器中子源或反应堆中子源。
4.如权利要求2所述的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述射束整形体包括反射体、缓速体、热中子吸收体和辐射屏蔽，其中所述反射体包围所述缓速体，用于将向射束整形体外扩散的中子反射回所述缓速体中，所述缓速体用于将快中子缓速为超热中子，所述热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，所述辐射屏蔽用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量。
5.如权利要求1所述的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述结构式I中的R基根据硼酸基团的取代位置不同分为R1和R2，其中，R1基团为：
R2基团为：
当所述含10B的化合物中的取代基团R为R1时，所述含10B的化合物为化合物I；当所述含
10B的化合物中的取代基团R为R2时，所述含10B的化合物为化合物II。
6.如权利要求1所述的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述β淀粉样蛋白沉积斑块包括Aβ42。
用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种中子捕获治疗系统，尤其是一种能够用于消除β淀粉样蛋白的中子捕获治疗系统。
背景技术
[0002] 阿尔兹海默症(AD)是一种潜伏、渐进性和不可逆的脑部疾病，以65岁以上人群高发。目前AD的治疗目标是，在减缓或延迟症状的同时维持身体功能和能力。轻度至中度AD治疗药物包括乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐、利凡斯的明和加兰他敏。多奈哌齐也用于治疗中度至重度AD，单独或与N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂美金刚组合使用。这些神经递质调节药物可暂时改善症状，但患者仍会遭遇认知能力逐渐恶化，以及精神疾病、躁动、抑郁和睡眠障碍。
[0003] 1984年科学家首次从AD患者脑膜血管壁中纯化并测得了Aβ氨基酸顺序，其基本结构中都含40或42个氨基酸多肽，统称为β淀粉样蛋白，在人脑脊液和血浆中，Aβ1-40分别比Aβ1-42的含量水平高10倍和1.5倍，Aβ1-42具有更强的毒性，且更容易聚积，从而形成Aβ沉淀的核心，引发神经毒性作用。Aβ级联学说认为，AD患者可能是由于APP和PS基因的突变产生过多的Aβ或高集聚能力的Aβ1-42在脑组织内沉积，对周围的突触和神经元具有毒性作用，最终引起神经元细胞死亡，因为Aβ异常分泌和产生过多会导致AD的其他病理变化，所以它是AD发病的核心环节。
[0004] 目前AD治疗新药开发的主要热点是Aβ聚集抑制和Aβ清除。Gantenerumab是一种结合在Aβ的N-末端表位的单克隆抗体。Gantenerumab可结合低聚和纤维状Aβ，从而导致小胶质细胞介导的吞噬细胞清除斑块。此前一项治疗轻度至中度AD患者的Ⅲ期临床试验遭遇失败，目前正在进行的Ⅲ期临床试验针对早期阶段AD患者。最新结果表明，Gantenerumab显著降低脑脊液中tau蛋白的水平，但没有显著减少脑脊液Aβ水平。
[0005] Aducanumab是一种仅靶向于聚集Aβ形式的单克隆抗体。尽管该抗体穿过血脑屏障的能力差，但由于其在血浆中的半衰期显著延长，Aducanumab可以在脑中累积。Ib期试验早期数据显示，Aducanumab可以显著减少Aβ沉积。在2015年阿尔茨海默病协会国际会议公布的最新PRIME数据显示，Aducanumab中间剂量治疗一年后并没有显著减少认知功能减退，而副作用率相对较高。
[0006] 中子捕获治疗技术是一种针对性强，效果好并且对正常组织伤害较小的治疗技术，目前尚未发现一种能有效的减少或消除β淀粉样蛋白沉积斑块的方法，也尚未发现有研究报道将中子捕获治疗技术应用与阿尔兹海默症的治疗过程中。
发明内容
[0007] 为了有效的减少或消除β淀粉样蛋白沉积斑块，本发明提供了一种用于消除β淀粉10
样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，包括中子捕获治疗装置以及含 B的化合物，其中，含10B的化合物能够和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合，并且所述中子捕获治疗装置产生的中子束作用到含10B的化合物后产生的能量破坏和含10B的化合物特异性结合的β淀粉样蛋白沉积斑块。
样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统，包括中子捕获治疗装置以及含 B的化合物，其中，含10B的化合物能够和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合，并且所述中子捕获治疗装置产生的中子束作用到含10B的化合物后产生的能量破坏和含10B的化合物特异性结合的β淀粉样蛋白沉积斑块。
[0008] 10B元素对热中子具有较大的捕获截面并且构成人体的主要元素C、H、O、N、P、S对热中子的捕获截面小，含10B的化合物被热中子照射后发生如反应式I所示，其产生的能量破坏和含10B的化合物特异性结合的物质。
[0009]
[0010] 根据这一性质，服用含10B的化合物的人体在进行中子射束照射时，超热中子射束经人体组织缓速为热中子并被含有10B的化合物吸收，而对不含10B的化合物的组织没有损10
伤。由于含 B的化合物能够和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合，因此，在用中子射束对其照射时，热中子和含10B的化合物产生的能量破坏含10B的化合物周围的β淀粉样蛋白沉积斑块的结构，以减少或消除β淀粉样蛋白沉积斑块。
伤。由于含 B的化合物能够和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合，因此，在用中子射束对其照射时，热中子和含10B的化合物产生的能量破坏含10B的化合物周围的β淀粉样蛋白沉积斑块的结构，以减少或消除β淀粉样蛋白沉积斑块。
[0011] 优选的是，用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统中，所述中子捕获治疗装置包括中子源、射束整形体和准直器，其中所述中子源用于产生中子射束，所述射束整形体位于所述中子源后部并将所述中子源产生的具有较宽能谱的中子射束中的快中子调整为超热中子，所述准直器用于汇聚所述超热中子。
[0012] 优选的是，用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统中，所述中子源包括加速器中子源或反应堆中子源。
[0013] 优选的是，用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统中，所述射束整形体包括反射体、缓速体、热中子吸收体和辐射屏蔽，其中所述反射体包围所述缓速体，用于将向射束整形体外扩散的中子反射回所述缓速体中，所述缓速体用于将快中子缓速为超热中子，所述热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，所述辐射屏蔽用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量。
[0014] 中子捕获治疗系统中的中子捕获治疗装置包括中子源，中子源用于产生中子，根据中子产生原理不同分为加速器中子源和反应堆中子源。中子捕获治疗装置还包括射束整形体和准直器，由于中子源产生中子能谱分布很广，这些中子根据其能量范围不同分为快中子、超热中子和热中子，其中快中子能区大于40keV，超热中子能区在0.5eV到40keV之间，热中子能区小于0.5eV。含10B的化合物是对热中子的捕获截面较大，但是在实际操作过程中，中子射束到达含10B的化合物的过程中会被其他物质缓速，因此在实际应用中往往选择超热中子射束对含10B的化合物进行照射。射束整形体又包括反射体和缓速体，其中缓速体的作用为将中子源产生的快中子缓速为能谱在超热中子能区的中子，缓速体的材料可以由Al2O3、BaF2、CaF2、CF2、PbF2、PbF4以及D2O中的一种或者几种结合而成，也可以由上述缓速体的材料添加含锂物质后组成，如含有6Li的LiF或Li2CO3。反射体位于缓速体的周围，一般由具有中子反射能力强的材料制成，如Pb或Ni中的至少一种材料，其作用是将向四周扩散的中子反射回来，从而增强中子射束的强度。准直器位于所述缓速体的后部，所述准直器用于汇聚所述中子射束以使治疗更有精准性。
[0015] 优选的是，用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统中，所述含10B的化合物的结构通式为：
[0016]
[0017] 其中，R为苯硼酸基团，且所述苯硼酸基团中的硼为10B。
[0018] 如结构式I所示的含10B的化合物能够和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合，并且该化合物类别能够透过血脑屏障。
[0019] 优选的是，用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统中，所述结构式I中的R基根据硼酸基团的取代位置不同分为R1和R2，其中，R1基团为：
[0020]
[0021] R2基团为：
[0022]
[0023] 当所述含10B的化合物中的取代基团R为R1时，所述含10B的化合物为化合物I：当所述含10B的化合物中的取代基团R为R2时，所述含10B的化合物为化合物II。
[0024] 优选的是，用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统中，所述β淀粉样蛋白沉积斑块包括Aβ42。β淀粉样蛋白沉积斑块主要是由容易聚积的Aβ42高度聚积而成，β淀粉样蛋白沉积斑块会引发神经毒性作用，导致认知能力下降，表现出阿尔兹海默症的症状。
[0025] 本发明提供的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统中，由所述中子捕获治疗装置中的中子源产生中子，中子捕获治疗装置中的射束整形体将能谱较广的中子射束调整到能被10B元素以较大截面捕获的中子射束，中子捕获治疗装置中的准直器用以将中子射束汇聚以提高照射的精准度，从准直器出来的中子射束照射在已经和β淀粉样蛋白特异性结合含10B元素的化合物上，中子和10B元素反应产生的能量破坏β淀粉样蛋白沉积斑块。10B元素对热中子的捕获截面是人体基本元素对热中子的捕获截面的一百倍以上，换句话说，热中子对10B元素具有特异性，而含10B的化合物又能和β淀粉样蛋白沉积斑块特异性结合，因此本发明提供的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统能够有效地特异性地减少或消除β淀粉样蛋白沉积斑块。附图说明
[0026] 图1是用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统的平面示意图。
具体实施方式
[0029] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它成分或其组合的存在或添加。
[0030] 阿尔兹海默症是发生于老年和老年前期，以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性疾病，老年斑是阿尔兹海默症的重要病理特征，老年斑的主要组成物质是β淀粉样蛋白(Aβ)，当前研究明确Aβ是阿尔兹海默症的致病物质，Aβ在脑内过度产生和沉积会引起神经元突触功能障碍。
[0031] β淀粉样蛋白沉积斑块中的Aβ42具有高度聚集能力，经神经元产生分泌后，会迅速聚集，形成可溶状态的寡聚体，然后进一步聚集形成Aβ斑块而沉积在脑内，脑内的β淀粉样蛋白沉积斑块是引起神经轴突变性和炎性反应的主要原因。因此如何降低脑内β淀粉样蛋白沉积斑块成为防治或治疗阿尔兹海默症的重要策略。
[0032] 随着技术的进步，中子捕获治疗作为一种靶向性强，治疗效果好并且对正常组织损伤小的治疗方法得到广泛的研究，但是这种技术的应用集中在癌症的治疗过程中，目前尚未发现将这种精准度高治疗效果好的技术用于阿尔兹海默症的治疗技术中。
[0033] 中子捕获治疗作为一种有效的治疗癌症的手段近年来的应用逐渐增加，其中以硼中子捕获治疗最为常见，供应硼中子捕获治疗的中子可以由核反应堆或加速器供应。本发明的实施例以加速器硼中子捕获治疗为例，加速器硼中子捕获治疗的基本组件通常包括用于对带电粒子(如质子、氘核等)进行加速的加速器、靶材与热移除系统和射束整形体，其中加速带电粒子与金属靶材作用产生中子，依据所需的中子产率与能量、可提供的加速带电粒子能量与电流大小、金属靶材的物化性等特性来挑选合适的核反应，常被讨论的核反应有7Li(p,n)7Be及9Be(p,n)9B，这两种反应皆为吸热反应。两种核反应的能量阀值分别为1.881MeV和2.055MeV，由于硼中子捕获治疗的理想中子源为keV能量等级的超热中子，理论上若使用能量仅稍高于阀值的质子轰击金属锂靶材，可产生相对低能的中子，不须太多的缓速处理便可用于临床，然而锂金属(Li)和铍金属(Be)两种靶材与阀值能量的质子作用截面不高，为产生足够大的中子通量，通常选用较高能量的质子来引发核反应。
[0034] 理想的靶材应具备高中子产率、产生的中子能量分布接近超热中子能区(将在下文详细描述)、无太多强穿辐射产生、安全便宜易于操作且耐高温等特性，但实际上并无法找到符合所有要求的核反应，本发明的实施例中采用锂金属制成的靶材。但是本领域技术人员熟知的，靶材的材料也可以由其他除了上述谈论到的金属材料之外的金属材料制成。
[0035] 针对热移除系统的要求则根据选择的核反应而异，如7Li(p,n)7Be因金属靶材(锂金属)的熔点及热导系数差，对热移除系统的要求便较9Be(p,n)9B高。本发明的实施例中采用7Li(p,n)7Be的核反应。
[0036] 无论硼中子捕获治疗的中子源来自核反应堆或加速器带电粒子与靶材的核反应，产生的皆为混合辐射场，即射束包含了低能至高能的中子、光子；对于深部肿瘤的硼中子捕获治疗，除了超热中子外，其余的辐射线含量越多，造成正常组织非选择性剂量沉积的比例越大，因此这些会造成不必要剂量的辐射应尽量降低。除了空气射束品质因素，为更了解中子在人体中造成的剂量分布，本发明的实施例中使用人体头部组织假体进行剂量计算，并以假体射束品质因素来作为中子射束的设计参考，将在下文详细描述。
[0037] 国际原子能机构(IAEA)针对临床硼中子捕获治疗用的中子源，给定了五项空气射束品质因素建议，此五项建议可用于比较不同中子源的优劣，并供以作为挑选中子产生途径、设计射束整形体时的参考依据。这五项建议分别如下：
[0038] 超热中子射束通量Epithermal neutron flux>1x109n/cm2s
[0039] 快中子污染Fast neutron contamination<2x10-13Gy-cm2/n
[0040] 光子污染Photon contamination<2x10-13Gy-cm2/n
[0041] 热中子与超热中子通量比值thermal to epithermal neutron flux ratio<0.05[0042] 中子电流与通量比值epithermal neutron current to flux ratio>0.7[0043] 注：超热中子能区在0.5eV到40keV之间，热中子能区小于0.5eV，快中子能区大于40keV。
[0044] 1、超热中子射束通量：
[0045] 中子射束通量和肿瘤中含硼药物浓度共同决定了临床治疗时间。若肿瘤含硼药物浓度够高，对于中子射束通量的要求便可降低；反之，若肿瘤中含硼药物浓度低，则需高通量超热中子来给予肿瘤足够的剂量。IAEA对于超热中子射束通量的要求为每秒每平方厘米的超热中子个数大于109，此通量下的中子射束对于目前的含硼药物而言可大致控制治疗时间在一小时内，短治疗时间除了对病人定位和舒适度有优势外，也可较有效利用含硼药物在肿瘤内有限的滞留时间。
[0046] 2、快中子污染：
[0047] 由于快中子会造成不必要的正常组织剂量，因此视之为污染，此剂量大小和中子能量呈正相关，因此在中子射束设计上应尽量减少快中子的含量。快中子污染定义为单位-13 2超热中子通量伴随的快中子剂量，IAEA对快中子污染的建议为小于2x10 Gy-cm/n。
[0048] 3、光子污染(γ射线污染)：
[0049] γ射线属于强穿辐射，会非选择性地造成射束路径上所有组织的剂量沉积，因此降低γ射线含量也是中子束设计的必要要求，γ射线污染定义为单位超热中子通量伴随的-13 2γ射线剂量，IAEA对γ射线污染的建议为小于2x10 Gy-cm/n。
[0050] 4、热中子与超热中子通量比值：
[0051] 由于热中子衰减速度快、穿透能力差，进入人体后大部分能量沉积在皮肤组织，除黑色素细胞瘤等表皮肿瘤需用热中子作为硼中子捕获治疗的中子源外，针对脑瘤等深层肿瘤应降低热中子含量。IAEA对热中子与超热中子通量比值建议为小于0.05。
[0052] 5、中子电流与通量比值：
[0053] 中子电流与通量比值代表了射束的方向性，比值越大表示中子射束前向性佳，高前向性的中子束可减少因中子发散造成的周围正常组织剂量，另外也提高了可治疗深度及摆位姿势弹性。IAEA对中子电流与通量比值建议为大于0.7。
[0054] 利用假体得到组织内的剂量分布，根据正常组织及肿瘤的剂量-深度曲线，推得假体射束品质因素。如下三个参数可用于进行不同中子射束治疗效益的比较。
[0055] 1、有效治疗深度：
[0056] 肿瘤剂量等于正常组织最大剂量的深度，在此深度之后的位置，肿瘤细胞得到的剂量小于正常组织最大剂量，即失去了硼中子捕获的优势。此参数代表中子射束的穿透能力，有效治疗深度越大表示可治疗的肿瘤深度越深，单位为cm。
[0057] 2、有效治疗深度剂量率：
[0058] 即有效治疗深度的肿瘤剂量率，亦等于正常组织的最大剂量率。因正常组织接收总剂量为影响可给予肿瘤总剂量大小的因素，因此参数影响治疗时间的长短，有效治疗深度剂量率越大表示给予肿瘤一定剂量所需的照射时间越短，单位为cGy/mA-min。
[0059] 3、有效治疗剂量比：
[0060] 从大脑表面到有效治疗深度，肿瘤和正常组织接收的平均剂量比值，称之为有效治疗剂量比；平均剂量的计算，可由剂量-深度曲线积分得到。有效治疗剂量比值越大，代表该中子射束的治疗效益越好。
[0061] 为了使射束整形体在设计上有比较依据，除了五项IAEA建议的空气中射束品质因素和上述的三个参数，本发明实施例中也利用如下的用于评估中子射束剂量表现优劣的参数：
[0062] 1、照射时间≤30min(加速器使用的质子电流为10mA)
[0063] 2、30.0RBE-Gy可治疗深度≥7cm
[0064] 3、肿瘤最大剂量≥60.0RBE-Gy
[0065] 4、正常脑组织最大剂量≤12.5RBE-Gy
[0066] 5、皮肤最大剂量≤11.0RBE-Gy
[0067] 注：RBE(Relative Biological Effectiveness)为相对生物效应，由于光子、中子会造成的生物效应不同，所以如上的剂量项均分别乘上不同组织的相对生物效应以求得等效剂量。
[0068] 如图1所示，中子捕获治疗系统包括中子捕获治疗装置100和含10B的化合物200，其中，中子捕获治疗装置100包括中子源110、射束整形体120和准直器130。中子源110根据中子产生的机理不同分为加速器式中子源和反应堆式中子源，应用较广的是加速器式中子源，加速器中子源是利用加速器加速的带电粒子轰击适当的靶核T，通过核反应产生中子，目前常用的作为靶核T的材料为含7Li或9Be的物质。
[0069] 无论中子捕获治疗的中子源来自核反应堆或加速器带电粒子与靶材的核反应，产生的皆为混合辐射场，即射束包含了低能至高能的中子；这些中子根据其能量的不同分为快中子、超热中子和热中子，对于中子捕获治疗，除了超热中子外，其余的辐射线含量越多，造成正常组织非选择性剂量沉积的比例越大，因此这些会造成不必要剂量的辐射应尽量降低。射束整形体起到降低不必要剂量，增强超热中子射束的作用。
[0070] 射束整形体120包括缓速体122、包围在缓速体122外的反射体121、与缓速体122邻接的热中子吸收体123，缓速体122将混合辐射场中的快中子减速至超热中子能区，缓速体122的材料由含有LiF、Li2CO3、Al2O3、AlF3、CaF2或MgF2中的至少一种材料制成，其中缓速体
122的材料经粉末烧结设备通过粉末烧结工艺由粉末或粉末压坯变成块，反射体121将向四周偏离的中子导回以提高超热中子射束强度，热中子吸收体123用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量。准直器130位于缓速体122的后部，用以汇聚中子射束以使中子射束在治疗过程中具有精准的指向性。辐射屏蔽124位于缓速体122的后部，用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量。
122的材料经粉末烧结设备通过粉末烧结工艺由粉末或粉末压坯变成块，反射体121将向四周偏离的中子导回以提高超热中子射束强度，热中子吸收体123用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量。准直器130位于缓速体122的后部，用以汇聚中子射束以使中子射束在治疗过程中具有精准的指向性。辐射屏蔽124位于缓速体122的后部，用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量。
[0071] 发明内容所述的含10B的化合物200与β淀粉样蛋白沉积斑块300结合，在β淀粉样蛋10
白沉积斑块300上的含 B的化合物浓度最大时用中子捕获治疗装置100发射的中子射束N对其进行照射，根据β淀粉样蛋白沉积斑块300所在位置选择合适缓速体122以使到达特异性结合在β淀粉样蛋白沉积斑块300的含10B的化合物200时，其中子射束的能量处于超热中子能区。超热中子能区在0.5eV到40keV之间，超热中子射束被缓速为热中子射束后和10B元素
10
反应产生的能量破坏β淀粉样蛋白沉积斑块的结构。本发明实施例中所述的含 B的化合物根据其取代基团R基的不同分为化合物I和化合物II。
白沉积斑块300上的含 B的化合物浓度最大时用中子捕获治疗装置100发射的中子射束N对其进行照射，根据β淀粉样蛋白沉积斑块300所在位置选择合适缓速体122以使到达特异性结合在β淀粉样蛋白沉积斑块300的含10B的化合物200时，其中子射束的能量处于超热中子能区。超热中子能区在0.5eV到40keV之间，超热中子射束被缓速为热中子射束后和10B元素
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反应产生的能量破坏β淀粉样蛋白沉积斑块的结构。本发明实施例中所述的含 B的化合物根据其取代基团R基的不同分为化合物I和化合物II。
[0072] 下面通过实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0073] <实施例1>含10B的化合物的制备方法
[0074] 本发明所述的含10B的化合物的制备步骤如下：
[0075] 步骤一：90mmol的2-乙酰基呋喃溶于40mL的二甲基甲酰胺(DMF)中，再在0℃条件下向其中加入108mmol的N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)，将混合液于室温条件下搅拌过夜，反应混合液里含有1-(5-溴-2-呋喃基)乙酮。
[0077] 1H NMR(500MHz,CDCl3,δ,ppm):2.46(3H.s),6.49(1H,d,J＝3.4Hz),7.12(1H,d,J＝3.4Hz).MS m/z 188(M+H)+。
[0078] 步骤二：向10mL浓度为2M的碳酸钠和10mL的二甲醚(DME)的混合溶液中加入5.3mmol的1-(5-溴-2-呋喃基)乙酮和5.3mmol的4-(二甲氨基)苯硼酸，再在0℃的条件下加入四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)，反应溶液在80℃的条件下反应24h，得到的反应混合液里含有1-(5-(4-二甲氨基苯)-2-呋喃基)乙酮；
[0079] 其中所述4-(二甲氨基)苯硼酸中的硼为10B。
[0080] 用乙酸乙酯稀释步骤二中所述的反应混合液，并过滤，滤液中的有机相用饱和氯化钠水溶液洗涤，并依次经无水硫酸钠干燥、浓缩，再用色谱进行分离得到1-(5-(4-二甲氨基苯)-2-呋喃基)乙酮。
[0081] 1H NMR(500MHz,CDCl3,δ,ppm):2.49(3H.s),3.02(6H.s),6.56(1H,d,J＝3.7Hz),6.72(2H,d,J＝9.1Hz),7.25(1H,d,J＝3.7Hz),7.67(2H,d,J＝9.1Hz).MS m/z 230(M+H)+.[0082] 步骤三：向溶解有2.1mmol的1-(5-(4-二甲氨基苯)-2-呋喃基)乙酮和2.1mmol的苯甲醛衍生物的二甲基甲酰胺(DMF)溶液(50mL，1:1)中在0℃的条件下加入浓度为5M的NaOH，反应混合溶液在室温条件下搅拌8h，所得的混合溶液里含有化合物I和化合物II。
[0083] 将含有化合物I和化合物II的混合溶液用浓度为1M的HCl调整pH至6，过滤并将过滤所得的固体物质用色谱进行分离得到化合物I：
[0084] 1H NMR(500MHz,DMSO-d6,δ,ppm):2.96(6H.s),6.78(2H,d,J＝8.8Hz),6.97(1H,d,J＝3.7Hz),7.67-7.71(4H,m),7.78(2H,d,J＝8Hz),7.82(2H,d,J＝8Hz),7.89(1H,d,J＝3.7Hz).MS m/z 362(M+H)+.
[0085] 和化合物II：
[0086] 1H NMR(500MHz,DMSO-d6,δ,ppm):2.93(6H.s),6.76(2H,d,J＝9.2Hz),6.92(1H,d,J＝3.8Hz),7.41(1H,t,J＝7.6Hz),7.63-7.69(4H,m),7.79-7.82(2H,m),7.85(1H,d,J＝7.6Hz).MS m/z 362(M+H)+.
[0087] 制备含10B的化合物的反应过程如反应式II所示：
[0088]
[0089] <实施例2>含10B的化合物在制备和β淀粉样蛋白特异性结合药物中的应用[0090] 由于血脑屏障(BBB)的存在，大部分化合物很难经由血液流进入大脑，对于很多药物来说，不能穿过血脑屏障就不能发挥药效。一般情况下，水溶性药物难以通过血脑屏障，而脂溶性的药物相对于水溶性药物有较好的渗透性。药物在体内的溶解、吸收、分布、转运与药物的水溶性和脂溶性有关，即油水分配系数(logP)。油水分配系数为药物在正辛醇和水相中的分配系数比值的对数值，logP值越大，说明该物质越亲油，反之则越易溶于水。
[0091] 有研究报道物质的油水分配系数(logP)的值在1～3之间较好，根据所述报道中的实验计算得出本发明实施例所述含10B的化合物的脂水分配系数为2.97，因此所述含10B的化合物在作为制备消除β淀粉样蛋白沉积斑块的药物的应用时有良好的血脑屏障穿透性。
[0092] 本发明实施例用平衡解离常数KD值来评价含10B的化合物和β淀粉样蛋白的亲和力，KD可以表示出处于平衡状态时两种物质的解离程度，KD值越大说明解离越多，表示两种物质之间的亲和力越弱，KD值越小说明解离越少，代表两种物质间的亲和力越强。
[0093] 配制浓度为10μM的β淀粉样蛋白溶液，并将其分别与不同浓度(浓度范围在0.1～10μM)的化合物I或化合物II混合，室温静置20min后，通过测量并计算其平衡解离常数KD；
另外根据已知的能够和β淀粉样蛋白特异性结合的化合物作为对照样和浓度为10μM的混合并在室温静置20min，同样测量并计算其平衡解离常数KD，其中化合物I的平衡解离常数为
0.79，化合物II的平衡解离常数为0.9，对照样的平衡解离常数为1.59，由此可说明化合物I和化合物II和已知能够和β淀粉样蛋白特异性结合的化合物相比和β淀粉样蛋白具有更强的亲和力。
另外根据已知的能够和β淀粉样蛋白特异性结合的化合物作为对照样和浓度为10μM的混合并在室温静置20min，同样测量并计算其平衡解离常数KD，其中化合物I的平衡解离常数为
0.79，化合物II的平衡解离常数为0.9，对照样的平衡解离常数为1.59，由此可说明化合物I和化合物II和已知能够和β淀粉样蛋白特异性结合的化合物相比和β淀粉样蛋白具有更强的亲和力。
[0094] 其中对照样中的能够和β淀粉样蛋白特异性结合的化合物具有如下结构式：
[0095]
[0096] 本发明所述的含10B的化合物制备的药物需要透过血脑屏障和β淀粉样蛋白特异性结合并应用到所述中子捕获治疗系统中以进一步消除所述β淀粉样蛋白。通过本实施例可以看出含10B的化合物能够用来制备和β淀粉样蛋白特异性结合的药物并使所述药物在中子捕获治疗系统中消除β淀粉样蛋白。
[0097] <实施例3>中子捕获治疗系统消除β淀粉样蛋白沉积斑块的模拟试验
[0098] 本实施例用硼酸(H310BO3)来代替含10B的化合物(包括化合物I和化合物II)，其中硼酸(H310BO3)中的硼元素为10B，用牛血清白蛋白(BSA)来模拟β淀粉样蛋白，将硼酸和牛血清白蛋白构成的混合溶液置于中子捕获治疗装置产生中子射束环境中，通过SDS-PAGE凝胶电泳分析中子对牛血清白蛋白的作用以及在H310BO3存在的条件下，中子射束对牛血清白蛋白的作用。
[0099] (一)、中子对牛血清白蛋白的作用
[0100] 用超纯水配置浓度为0.01％(w/w)的BSA溶液，配置的溶液在4℃条件下保存及实验操作，取1mLBSA溶液置于中子捕获治疗装置的准直器出口的中心线上，其中所述溶液距离准直器出口距离为2cm，设置中子捕获治疗装置以使准直器出口处的中子强度为2.4×1011个/s，所述BSA溶液在该中子环境中照射2h；另取1mLBSA溶液作为对照液不进行中子照射。
[0101] 将用中子照射2h的BSA溶液和对照液分别用考马斯亮蓝染色并做SDS-PAGE凝胶电泳，用Image J软件分别将上述样品液和对照液的电泳图谱中蛋白条带的颜色进行量化，其数值用来表示蛋白质的相对含量，其中定义对照液中的BSA含量为1，在上述中子照射实验条件下，经中子照射2h后的BSA的含量为0.8，其含量约有20％的减少，由此可见，包含有中子射束的辐射线能够影响蛋白质的含量。
[0102] (二)、在H310BO3存在的条件下，中子对牛血清白蛋白的作用
[0103] 用超纯水配置BSA和H310BO3的溶液，其中，在所述溶液中，BSA的浓度为0.01％(w/w)，H310BO3的浓度为0.18M；配置的溶液均在4℃保存及实验操作，从所述溶液中分别取8份(编号分别为A、B、C、D、E、F、G、H)，每份1mL的溶液用中子捕获治疗装置进行照射，分别将8份溶液置于中子捕获治疗装置准直器出口的中心线上，溶液A距离准直器出口的距离为2cm，溶液B距离准直器的出口为4cm，溶液C距离准直器的出口为6cm，并以此类推。准直器出口处的射束中除了包括中子射线，还包括伽马射线及其他辐射线，在实际对蛋白质起到破坏作用的主要是中子射线，本实施例用射束中的中子强度来描述所述射束的强度，其中，本实施例采用的中子强度为2.4×1011个/s，8份溶液在该中子环境中照射2h；另从所述BSA和H310BO3溶液中取1mL作为对照液，该对照液不经中子照射。
[0104] 将对照液和经中子捕获治疗装置放射的辐射线照射过的8份溶液分别用考马斯亮蓝染色并做SDS-PAGE凝胶电泳，图2所示为对照液和8份溶液的SDS-PAGE电泳图谱。
[0105] 图2中前两个蛋白条带为对照液中的BSA，其余分别为经过所述辐射线照射后的BSA，8份溶液均置于准直器出口中心线上，由于在所述中心线上的溶液中均含有H310BO3，而10B元素对热中子有较大的捕获截面，因此从准直器出口出来的辐射线中的中子经过含有H310BO3的溶液后，其中子剂量大幅度下降，离准直器出口越远的溶液，其BSA接受到的辐射剂量越少。
[0106] 从图2可以看出，8个经中子照射过的溶液相比于对照样，其蛋白条带的颜色均有不同程度的变浅，并且，离准直器出口越近，其溶液内的蛋白条带的颜色越浅，说明蛋白含量减少的越多，而离准直器出口越近，溶液受到的中子辐射剂量越大，进一步说明，中子剂量的大小影响溶液中BSA的含量，中子剂量越强，经所述中子照射后的溶液中BSA的含量越少。
[0107] 用Image J软件分别将对照液和8份溶液对应的电泳图谱中的BSA蛋白条带的颜色进行量化，其数值用来表示蛋白的相对含量，其中，定义对照液中的BSA含量为1，在上述中子照射实验条件下，经中子照射2h后的BSA的含量如表1所示。
[0108] 由表1可以看出，经中子照射的溶液中BSA含量均有不同程度的降低，距离准直器出口2cm的溶液经中子强度为2.4×1011个/s的中子照射2h后，其BSA含量仅剩5.3％，说明在H310BO3存在的条件下，中子能大幅度破坏BSA结构，降低BSA的含量；并且在实验误差允许的范围内，8个溶液随着溶液距离准直器出口的距离越远，其BSA含量整体呈减少的趋势，进一步说明中子剂量的大小对影响BSA的含量。
[0109] 表1，在H310BO3存在条件下，中子对牛血清白蛋白的作用
[0110] 溶液编号 BSA含量(％)对照液 100
A 5.3
B 2.6
C 18.9
D 14.0
E 22.9
F 35.1
G 49.6
H 60.7
A 5.3
B 2.6
C 18.9
D 14.0
E 22.9
F 35.1
G 49.6
H 60.7
[0111] 本发明提供的化合物I及化合物II均和H310BO3一样携带有热中子捕获截面大的核10
素 B，并且该化合物能够和β淀粉样蛋白特异性结合，将所述化合物置于含有β淀粉样蛋白的环境中，所述化合物会在β淀粉样蛋白的周围形成较高的浓度，再用中子捕获治疗装置发射的中子射束照射所述化合物聚积的区域，其释放的能量能破坏β淀粉样蛋白的结构。本发明所述的含10B的化合物由于其分子本身的性质还具有荧光性，因此所述含10B的化合物除了用于中子捕获治疗系统中消除β淀粉样蛋白沉积斑块以外，还可以用于检测或定位体内的β淀粉样蛋白沉积斑块。由于所述含10B的化合物具有荧光性，在用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的过程中，可以通过测量其荧光强度以确定用硼中子捕获治疗装置照射的最佳时机。
素 B，并且该化合物能够和β淀粉样蛋白特异性结合，将所述化合物置于含有β淀粉样蛋白的环境中，所述化合物会在β淀粉样蛋白的周围形成较高的浓度，再用中子捕获治疗装置发射的中子射束照射所述化合物聚积的区域，其释放的能量能破坏β淀粉样蛋白的结构。本发明所述的含10B的化合物由于其分子本身的性质还具有荧光性，因此所述含10B的化合物除了用于中子捕获治疗系统中消除β淀粉样蛋白沉积斑块以外，还可以用于检测或定位体内的β淀粉样蛋白沉积斑块。由于所述含10B的化合物具有荧光性，在用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的过程中，可以通过测量其荧光强度以确定用硼中子捕获治疗装置照射的最佳时机。
[0112] 综上所述，含10B的化合物具有血脑屏障穿透力强并且能够和β淀粉样蛋白沉积斑10 10
块特异性结合的性质，并且由于含 B的化合物当中的 B元素具有很高的热中子捕获截面，因此所述含10B的化合物具备用于中子捕获治疗系统中消除β淀粉样蛋白沉积斑块。
块特异性结合的性质，并且由于含 B的化合物当中的 B元素具有很高的热中子捕获截面，因此所述含10B的化合物具备用于中子捕获治疗系统中消除β淀粉样蛋白沉积斑块。
[0113] 本发明揭示的用于消除β淀粉样蛋白沉积斑块的中子捕获治疗系统并不局限于以上实施例所述的内容以及附图所表示的结构。在本发明的基础上对其中构件的材料、形状及位置所做的显而易见地改变、替代或者修改，都在本发明要求保护的范围之内。
[0114] 本发明揭示的含10B的化合物在制备和β淀粉样蛋白特异性结合药物中的应用并不局限于以上实施例所述的内容以及附图所表示的结构，任何含10B的化合物并且能够和β淀粉样蛋白特异性结合的物质均在本发明保护的范围之内。在本发明的基础上对其中构件的材料、形状及位置所做的显而易见地改变、替代或者修改，都在本发明要求保护的范围之内。
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