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        蟲草素與二甲基-β-環糊精的包合行為研究

        保秋連 夏大真 楊俊麗 張繼祥 代婷 李國達 楊麗娟

        引用本文:
        Citation:

        蟲草素與二甲基-β-環糊精的包合行為研究

          作者簡介: 保秋連(1996?),女,回族,云南人,碩士生,主要從事天然藥物超分子化學研究. E-mail: 951384014@qq.com;
          通訊作者: 楊麗娟, yangljyang@sina.com
        • 中圖分類號: O629.32

        Study on inclusion behavior of cordycepin and dimethyl-β-cyclodextrin

          Corresponding author: YANG Li-juan, yangljyang@sina.com
        • CLC number: O629.32

        • 摘要: 采取飽和溶液法制備了蟲草素(COR)與二甲基-β-環糊精(DMβCD)的包合物(COR/DMβCD),采用紫外-可見光譜滴定法計算了包合物的穩定常數,運用核磁共振(NMR)、紅外吸收光譜(IR)、掃描電鏡(SEM)、X射線粉末衍射(XRD)和熱分析(TG)等分析手段對COR/DMβCD包合物進行了結構表征,測定了包合物的水溶性,通過模擬人體胃液和腸液環境考察了包合物的穩定性. 結果表明,COR與DMβCD的包合比為1∶1,COR形成包合后,其溶解度從4.3 mg/mL提高到10.5 mg/mL,穩定性也得到提高;核磁共振分析的結果表明,COR從DMβCD的大口端進入并與之形成包合物. 采用分子對接方法研究了包合機制,模擬出的結合能最低的對接構象與核磁共振分析結果相吻合.
        • 圖 1  COR與DMβCD的化學結構

          Figure 1.  Chemical structures of COR and DMβCD

          圖 2  COR(0.04 mmol/L)在pH=3.0(a)、pH=10.5(b)的緩沖溶液[V(乙醇)∶V(緩沖液)=1∶4的混合溶液定容]加入DMβCD(0~4.00 mmol/L)的紫外-可見光譜滴定圖

          Figure 2.  UV-visible spectroscopy titration diagram of adding DMβCD to COR (0.04 mmol/L) in a ethanol/buffer (VV = 1∶4, at pH = 3.0 (a) and pH = 10.5 (b)) mixed solution

          圖 3  COR與DMβCD的Job曲線(a)及 Job曲線的紫外-可見光譜圖(b)

          Figure 3.  Job’s plot of COR and DMβCD(a) and UV-visible spectroscopy diagram of the Job’s plot(b)

          圖 4  COR與COR/DMβCD包合物在pH=1.5(a)、pH=7.6(b)時相對吸光度隨時間變化曲線

          Figure 4.  COR, COR/DMβCD inclusion complex relative absorbanceversus time curve at pH 7.6 (a) and pH 1.5 (b)

          圖 5  DMβCD, COR/DMβCD包合物在25 ℃下的1H NMR圖(D2O, 氘代水峰用星號標注)

          Figure 5.  1H NMR spectra of DMβCD and COR/DMβCD inclusion complex at 25 ℃ (D2O, asterisk highlights the water peak).

          圖 6  COR/DMβCD包合物的ROESY譜(D2O)

          Figure 6.  ROESY spectrum of COR/DMβCD inclusion complex (D2O).

          圖 7  COR/DMβCD包合物可能包合模式及NOESY(?)相關

          Figure 7.  Possible inclusion mode and NOESY correlations of COR/DMβCD inclusion complex.

          圖 8  COR, DMβCD, COR/DMβCD的TG曲線

          Figure 8.  TG analysis curves of COR, DMβCD, COR/DMβCD inclusion complex.

          圖 9  COR, DMβCD, COR/DMβCD包合物的XRD圖

          Figure 9.  XRD patterns of COR, DMβCD, COR/DMβCD inclusion complex.

          圖 10  COR, DMβCD, COR/DMβCD包合物的紅外吸收光譜圖

          Figure 10.  IR absorption spectra of COR, DMβCD, COR/DMβCD inclusion complex.

          圖 11  COR,DMβCD,COR/DMβCD包合物的SEM圖

          Figure 11.  SEM micrographs of COR, DMβCD, CORDMβCD inclusion complex.

          圖 12  COR與DMβCD的分子對接構象

          Figure 12.  Molecular docking conformation diagram of COR/DMβCD

          表 1  紫外-可見光譜滴定中DMβCD在pH=3.0和pH=10.5條件下的濃度梯度

          Table 1.  Concentration gradient of DMCD at pH 3.0 and pH 10.5 in UV-Vis spectrophotometric titration experiments

          主體pH濃度梯度/(mmol·L?1)
          DMβCD3.00.000, 0.113, 0.161, 0.231, 0.329, 0.471, 0.672, 0.960, 1.37, 1.96, 2.80, 4.00
          10.5 0.000, 0.113, 0.231, 0.329, 0.471, 0.672, 0.960, 1.37, 1.96, 2.80, 4.00
          下載: 導出CSV

          表 2  COR/DMβCD包合物在pH=3.0和pH=10.5緩沖溶液中的穩定常數Ks和吉布斯自由能變化?ΔG °

          Table 2.  Stability constant (Ks) and Gibbs free energy change (?ΔG °) of COR/DMβCD inclusion complexes in the buffer solution of pH=3.0 and pH=10.5

          主體pH穩定常數KslgKs吉布斯自由能變化?ΔG°/(kJ·mol?1)
          DMβCD3.019243.283618.745
          10.5 12973.112417.768
          下載: 導出CSV

          表 3  DMβCD與COR/DMβCD包合物的1H NMR(D2O)化學位移值(δ)

          Table 3.  Chemical shifts (δ) of 1H NMR (D2O) of DMβCD and COR/DMβCD inclusion complex

          H位峰形化學位移值δ
          DMβCDCOR/DMβCD
          H-1d5.085.07
          H-2dd3.223.20
          H-3dd3.683.72
          H-4dd3.283.27
          H-5m3.563.58
          H-6dd3.553.56
          H-Me2s3.423.45
          H-Me6s3.283.35
          下載: 導出CSV
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        • [1] Zhao X, Zhang G, Li C, et al. Cordycepin and pentostatin biosynthesis gene identified through transcriptome and proteomics analysis of <italic>Cordyceps kyushuensis</italic> Kob[J]. Microbiological Research, 2019, 218: 12-21. DOI:  10.1016/j.micres.2018.09.005.
          [2] 趙芳, 趙雪秋, 常清, 等. 蟲草素與羥丙基-<italic>β</italic>-環糊精的包合行為及性能研究[J]. 分析化學, 2017, 45(10): 1 547-1 555. DOI:  10.11895/j.issn.0253-3820.170269. Zhao F, Zhao X Q, Chang Q, et al. Study on the inclusion behavior and properties of cordycepin with hydroxypropyl-<italic>β</italic>-cyclodextrin[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2017, 45(10): 1 547-1 555.
          [3] 劉高強, 王曉玲, 楊青, 等. 冬蟲夏草化學成分及其藥理活性的研究[J]. 食品科技, 2007, 32(1): 202-205. DOI:  10.3969/j.issn.1005-9989.2007.01.061. Liu G Q, Wang X L, Yang Q, et al. Advances in studies on chemical constituents and pharmacological actions of cordyceps sinensis[J]. Food Science and Technology, 2007, 32(1): 202-205.
          [4] 孫恩江, 劉琪, 黃志毅, 等. 蟲草素的藥理作用及其應用前景[J]. 廣東飼料, 2018, 27(5): 28-29. DOI:  10.3969/j.issn.1005-8613.2018.05.009. Sun E J, Liu Q, Huang Z Y, et al. Pharmacological action and application prospect of cordycepin[J]. Guangdong Feed, 2018, 27(5): 28-29.
          [5] Han N R, Moon P D, Kim H M, et al. Cordycepin ameliorates skin inflammation in a DNFB-challenged murine model of atopic dermatitis[J]. Immunopharmacol Immunotoxicol, 2018, 40(5): 401-407. DOI:  10.1080/08923973.2018.1510964.
          [6] Lin Y T, Liang S M, Wu Y J, et al. Cordycepin suppresses endothelial cell proliferation, migration, angiogenesis, and tumor growth by regulating focal adhesion kinase and p53[J]. Cancers, 2019, 11(2): 168. DOI:  10.3390/cancers11020168.
          [7] Cho S H, Kang I C. The inhibitory effect of Cordycepin on the proliferation of cisplatin-resistant A549 lung cancer cells[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2018, 498(3).
          [8] Li S Z, Ren J W, Fei J, et al. Cordycepin induces Bax-dependent apoptosis in colorectal cancer cells[J]. Molecular Medicine Reports, 2019, 19(2): 901-908.
          [9] Su N W, Wu S H, Chi C W, et al. Cordycepin, isolated from medicinal fungus <italic>Cordyceps sinensis</italic>, enhances radiosensitivity of oral cancer associated with modulation of DNA damage repair[J]. Food and Chemical Toxicology, 2019, 124: 400-410. DOI:  10.1016/j.fct.2018.12.025.
          [10] Ikuta N, Sugiyama H, Shimosegawa H, et al. Analysis of the enhanced stability of <italic>R</italic>(+)-alpha lipoic acid by the complex formation with cyclodextrins[J]. International journal of molecular sciences, 2013, 14(2): 3 639-55. DOI:  10.3390/ijms14023639.
          [11] Suzuki R, Inoue Y, Tsunoda Y, et al. Effect of <italic>γ</italic>-cyclodextrin derivative complexation on the physicochemical properties and antimicrobial activity of hinokitiol[J]. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 2015, 83(1/2): 177-186. DOI:  10.1007/s10847-015-0557-0.
          [12] Inoue Y, Shinohara I, Murata I, et al. Study on the molecular stability, solubility, and diffusibility of guaiazulene included in <italic>β</italic>-and <italic>γ</italic>-cyclodextrin[J]. Journal of Molecular Structure, 2019, 1186: 50-59. DOI:  10.1016/j.molstruc.2019.02.087.
          [13] Rungrotmongkol T, Chakcharoensap T, Pongsawasdi P, et al. The inclusion complexation of daidzein with <italic>β</italic>-cyclodextrin and 2, 6-dimethyl-<italic>β</italic>-cyclodextrin: a theoretical and experimental study[J]. Monatshefte für Chemie-Chemical Monthly, 2018, 149(10): 1 739-1 747. DOI:  10.1007/s00706-018-2209-8.
          [14] 楊云漢, 趙雪秋, 杜瑤, 等. 長春胺與羥丙基-β-環糊精包合物的制備、表征及理論研究[J]. 中草藥, 2019, 50(2): 352-363. DOI:  10.7501/j.issn.0253-2670.2019.02.013. Yang Y H, Zhao X Q, Du Y, et al. Preparation, spectroscopy and molecular modelling studies of inclusion complex of vincamine with hydroxypropyl-<italic>β</italic>-cyclodextrin[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2019, 50(2): 352-363.
          [15] Zhu Q, Guo T, Xia D, et al. Pluronic F127-modified liposome-containing tacrolimus-cyclodextrin inclusion complexes: improved solubility, cellular uptake and intestinal penetration[J]. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 2013, 65(8): 1 107-1 117. DOI:  10.1111/jphp.12074.
          [16] Nguyen T A, Liu B, Zhao J, et al. An investigation into the supramolecular structure, solubility, stability and antioxidant activity of rutin/cyclodextrin inclusion complex[J]. Food Chemistry, 2013, 136(1): 186-192. DOI:  10.1016/j.foodchem.2012.07.104.
          [17] Zhang J Q, Wu D, Jiang K M, et al. Preparation, spectroscopy and molecular modelling studies of the inclusion complex of cordycepin with cyclodextrins[J]. Carbohydrate Research, 2015, 406: 55-64. DOI:  10.1016/j.carres.2015.01.005.
          [18] 黃財順, 李寶才, 向誠. 人工胃腸液模型在藥物穩定性研究中的應用現狀[J]. 天然產物研究與開發, 2015, 27(10): 1 836-1 841. Huang C S, Li B C, Xiang C. A review on artificial gastrointestinal fluid model applied in drug-stability evaluation[J]. Natural Product Research and Development, 2015, 27(10): 1 836-1 841.
          [19] 馬禮敦. X射線粉末衍射的發展與應用—紀念X射線粉末衍射發現一百年(待續)[J]. 理化檢測 A: 物理分冊, 2016, 52(7): 33-41. Ma L D. Development and application of X-ray powder diffraction—To commemorate the discovery of X-ray powder diffraction for one hundred years (Continued)[J]. Physical Testing and Chemical Analysis(Part A: Physical Testing), 2016, 52(7): 33-41.
          [20] 朱琳. 掃描電子顯微鏡及其在材料科學中的應用[J]. 吉林化工學院學報, 2007(2): 85-88. DOI:  10.3969/j.issn.1007-2853.2007.02.025. Zhu L. SEM and its application in material science[J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2007(2): 85-88.
        • [1] 荀玉朋楊云漢陳文釧永明楊麗娟β-環糊精與巴西木素的主-客體體系研究. 云南大學學報(自然科學版), 2019, 41(2): 359-366. doi: 10.7540/j.ynu.20180649
          [2] 項瑤趙鐘祥陳靜波馬玉卓劉鷹翔熊迪 . 咪唑類ALK5抑制劑的3D-QSAR及分子對接研究. 云南大學學報(自然科學版), 2017, 39(4): 633-642. doi: 10.7540/j.ynu.20160624
          [3] 王月平陸禮和劉小蜂武道春何嚴萍 . 6-(1-萘甲基)取代S-DABO類逆轉錄酶抑制劑的3D-QSAR研究. 云南大學學報(自然科學版), 2013, 35(2): 208-213. doi: 10.7540/j.ynu.20120378
          [4] 王兵益孫靜賢劉開慶楊小琴 . RAPD-PCR穩定性的探索. 云南大學學報(自然科學版), 2003, 25(4): 368-372.
          [5] 宋霞段維國全文琦黃鎧張曉麗張云昆謝明學謝忠平 . OPV疫苗液體劑型穩定性影響因素分析. 云南大學學報(自然科學版), 2008, 30(1): 98-100,108.
          [6] 李彥敏梅鳳翔 . Tznoff方程解的穩定性*. 云南大學學報(自然科學版), 2018, 40(5): 897-902. doi: 10.7540/j.ynu.20170561
          [7] 張曉娟 . 飛盤漩渦穩定性的理論和實驗研究. 云南大學學報(自然科學版), 2019, 41(3): 503-507. doi: 10.7540/j.ynu.20170471
          [8] 劉華和永軍繆應鋒 . 基于北斗衛星/GPS的邊坡穩定性監測技術. 云南大學學報(自然科學版), 2016, 38(S1): 40-. doi: 10.7540/j.ynu.2016b
          [9] 黨承林李永萍彭明春廖迎蕓 . 生態系統的可靠性及其穩定性的維持. 云南大學學報(自然科學版), 2006, 28(3): 257-261.
          [10] 薛孟祺楊念琦字慧敏楊平楊靖華汪云松 . 基于分子模擬技術篩選木姜子屬阿樸菲型生物堿的COX-2抑制劑研究(I). 云南大學學報(自然科學版), 2020, 42(2): 325-331. doi: 10.7540/j.ynu.20190583
          [11] 譚學文王剛唐三一 . 一類由Lambert W函數確定的差分方程的定性分析. 云南大學學報(自然科學版), 2016, 38(3): 351-361. doi: 10.7540/j.ynu.20150601
          [12] 徐登國趙曉華 . 一類三維自治系統的定性和數值研究. 云南大學學報(自然科學版), 2007, 29(3): 223-228,240.
          [13] 趙曉華 . Lotka-Volterra方程:約化、分類及動力學性質. 云南大學學報(自然科學版), 2003, 25(3): 189-192.
          [14] 胡勁松 . 求解Benjamin-Bona-Mahony方程的擬緊致差分格式. 云南大學學報(自然科學版), 2010, 32(1): 1-5 .
          [15] 胡勁松王玉蘭 . 廣義對稱正則長波方程的一個擬緊致守恒差分格式. 云南大學學報(自然科學版), 2010, 32(4): 373-377 .
          [16] 項晶菁 . 一類帶有分段常數變量的蚊子種群模型動力學分析. 云南大學學報(自然科學版), 2015, 37(5): 633-643. doi: 10.7540/j.ynu.20150084
          [17] 李彥敏梅鳳翔 . 非自治Birkhoff系統的廣義斜梯度表示. 云南大學學報(自然科學版), 2015, 37(6): 832-836. doi: 10.7540/j.ynu.20150411
          [18] 梁璐莎陳斯養 . 中立型雙時滯Logistic模型分支分析及人口預測. 云南大學學報(自然科學版), 2015, 37(3): 335-344. doi: 10.7540/j.ynu.20140428
          [19] 李群宏宋自根朱亮 . 具有非線性傳染率的傳染病模型分析. 云南大學學報(自然科學版), 2008, 30(5): 437-442,447.
          [20] 陳際平 . 網絡流優化的快速數值逼近算法Ⅱ. 云南大學學報(自然科學版), 2006, 28(5): 388-391.
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        出版歷程
        • 收稿日期:  2019-11-04
        • 錄用日期:  2020-06-01
        • 網絡出版日期:  2020-07-31
        • 刊出日期:  2020-09-22

        蟲草素與二甲基-β-環糊精的包合行為研究

          作者簡介:保秋連(1996?),女,回族,云南人,碩士生,主要從事天然藥物超分子化學研究. E-mail: 951384014@qq.com
          通訊作者: 楊麗娟, yangljyang@sina.com
        • 云南民族大學 化學與環境學院,生物基材料綠色制備技術國家地方聯合工程中心,云南省高校智能超分子化學重點實驗室,云南 昆明 650500

        摘要: 采取飽和溶液法制備了蟲草素(COR)與二甲基-β-環糊精(DMβCD)的包合物(COR/DMβCD),采用紫外-可見光譜滴定法計算了包合物的穩定常數,運用核磁共振(NMR)、紅外吸收光譜(IR)、掃描電鏡(SEM)、X射線粉末衍射(XRD)和熱分析(TG)等分析手段對COR/DMβCD包合物進行了結構表征,測定了包合物的水溶性,通過模擬人體胃液和腸液環境考察了包合物的穩定性. 結果表明,COR與DMβCD的包合比為1∶1,COR形成包合后,其溶解度從4.3 mg/mL提高到10.5 mg/mL,穩定性也得到提高;核磁共振分析的結果表明,COR從DMβCD的大口端進入并與之形成包合物. 采用分子對接方法研究了包合機制,模擬出的結合能最低的對接構象與核磁共振分析結果相吻合.

        English Abstract

        • 蟲草素(Cordycepin,C10H13N5O3,簡稱COR,結構見圖1)又稱3'-脫氧腺苷[1]. COR作為我國傳統中藥材冬蟲夏草的有效成分之一,具有抗炎、抗真菌、抗腫瘤、抗病毒和調節免疫系統等多種生理活性[2-6]. 據報道,COR對肺癌順鉑耐藥細胞A549和體外結腸直腸癌細胞的增殖有抑制作用[7-8],對提高口腔癌的放療敏感性也有一定效果[9]. 由于COR的水溶性較差,存在易降解,易失活的缺陷,且在生物體內穩定性不佳,故其在藥物制劑方面的應用受到一定限制[2].

          圖  1  COR與DMβCD的化學結構

          Figure 1.  Chemical structures of COR and DMβCD

          環糊精(Cyclodextrin,簡稱CD)是由α-1,4-糖苷鍵鍵連的6,7或8個D-葡萄糖單體組成的寡聚糖,具有一個親脂性空腔和親水性表面[10-13]. 因此,CD是一種良好的藥物載體[13-16],當其空腔裝載疏水性藥物小分子形成超分子體系后,可以改善藥物分子的水溶性和穩定性,提高藥物的生物利用度[2].

          本課題組曾選用羥丙基-β-環糊精(HPβCD)作為主體,研究了COR/HPβCD主客體包合物的包合行為及性能測定,結果表明HPβCD能較好改善COR的水溶性和穩定性[2]. 張建強等[17]也曾用α-環糊精(αCD)、β-環糊精(βCD)、γ-環糊精(γCD)對COR進行包合. 二甲基-β-環糊精(DMβCD,結構見圖1)是β-環糊精的衍生物,目前已在臨床上作為藥物的載體使用,但DMβCD與COR的包合行為尚未見報道,本文選用DMβCD作為COR的藥物載體,進一步拓展DMβCD在藥物制劑中的應用,期望提高COR的水溶性和穩定性.

          • 轉靶X射線衍射儀(日本理學公司,TTR 18 kW銅靶);紫外-可見分光光度計(美國安捷倫公司,Aglient 8453);核磁共振儀(瑞士布魯克公司,Bruker Avance DRX500);紅外光譜儀(美國賽默科技有限公司,Nicolet IS10);熱重分析儀(德國耐馳公司,SAT449F3).

            COR(分析標準品w>98%,寶雞市晨光生物科技有限公司);DMβCD(C56H98O35,Mw=1331.36,百靈威 科技有限公司). 實驗使用試劑為分析純,水為超純水.

          • 分別稱取COR 5 mg、DMβCD 26.6 mg(物質的量比1∶1)于50 mL圓底燒瓶中,加入10 mL乙醇-水混合液[V(乙醇)∶V(水)=1∶4]使其充分溶解,在室溫下避光攪拌14 d,用0.45 μm微孔膜過濾,在50 ℃下減壓蒸餾并真空干燥得到白色固體包合物.

          • 以無水乙醇作為溶劑,分別配制濃度為0.021、0.023、0.025、0.027、0.029、0.031、0.033和0.035 mol/L的COR乙醇溶液,并采用紫外分光光度法在最大吸收波長259 nm處測定其吸光度. 在Origin 2018中,分別以COR溶液的濃度c為橫坐標,吸光度A為縱坐標繪制標準曲線,其線性方程為A=25.81c?0.1471,R2=0.9994 (n=8).

          • 加入過量的COR/DMβCD包合物于2 mL水中(pH≈7.0),避光攪拌1 h,過濾后所得濾液用乙醇稀釋,在最大吸收波長259 nm處測定吸光度,根據COR標準曲線的線性方程計算得到水溶液中COR的含量.

          • 移取一定體積的COR原液,并稱取適量DMβCD于2個25 mL棕色容量瓶中,用pH=1.5和pH=7.6的緩沖溶液以及乙醇-水混合液[V(乙醇)∶V(水)=1∶4]分別定容,37 ℃恒溫水浴1 h,于最大吸收波長259 nm處,每隔12 h測定一次吸光度,連續測定72 h,平行測定3次.

          • 將COR的濃度固定為0.04 mmol/L,在0~4.00 mmol/L之間改變DMβCD的濃度(表1),并分別用Na2HPO4-檸檬酸緩沖液和Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液控制溶液的pH值為3.0和10.5,用乙醇-水混合液[V(乙醇)∶V(水)=1∶4]和緩沖溶液混合定容,測定紫外-可見吸收光譜.

            主體pH濃度梯度/(mmol·L?1)
            DMβCD3.00.000, 0.113, 0.161, 0.231, 0.329, 0.471, 0.672, 0.960, 1.37, 1.96, 2.80, 4.00
            10.5 0.000, 0.113, 0.231, 0.329, 0.471, 0.672, 0.960, 1.37, 1.96, 2.80, 4.00

            表 1  紫外-可見光譜滴定中DMβCD在pH=3.0和pH=10.5條件下的濃度梯度

            Table 1.  Concentration gradient of DMCD at pH 3.0 and pH 10.5 in UV-Vis spectrophotometric titration experiments

          • 在pH=3.0的Na2HPO4-檸檬酸緩沖液中配制一定濃度的COR,DMβCD溶液,使COR與DMβCD以不同摩爾比混合,保持COR與DMβC混合體系的總濃度為0.04 mmol/L,在最大吸收波長259 nm處測定其吸光度.

          • COR與DMβCD的紫外光譜滴定實驗分別在pH=3.0和pH=10.5的緩沖溶液中進行,所有實驗平行測定3次. 實驗結果如圖2所示.

            圖  2  COR(0.04 mmol/L)在pH=3.0(a)、pH=10.5(b)的緩沖溶液[V(乙醇)∶V(緩沖液)=1∶4的混合溶液定容]加入DMβCD(0~4.00 mmol/L)的紫外-可見光譜滴定圖

            Figure 2.  UV-visible spectroscopy titration diagram of adding DMβCD to COR (0.04 mmol/L) in a ethanol/buffer (VV = 1∶4, at pH = 3.0 (a) and pH = 10.5 (b)) mixed solution

            假設COR與DMβCD包合的物質的量之比為1:1,則包合的反應方程式為:

            ${\rm{COR + DM\beta CD}} \mathop {\rightleftharpoons}\limits^{{K_s}} {\rm{COR}} \cdot {\rm{DM\beta CD}}.$

            由朗伯-比爾定律,c(COR·DMβCD)=ΔAε,則可以得到穩定常數Ks

            ${K_s} = \frac{{\Delta A/\Delta \varepsilon }}{{\left[ {{c_0}\left( {{\rm{COR}}} \right) - \Delta A/\Delta \varepsilon } \right]\left[ {{c_0}\left( {{\rm{DM\beta CD}}} \right) - \Delta A/\Delta \varepsilon } \right]}},$

            其中,ΔA表示COR與DMβCD包合前后吸光度的差值;Δε表示COR與DMβCD包合前后摩爾吸光系數的差值;c0(COR)表示COR的原始濃度; c0(DMβCD)表示DMβCD的濃度. 由公式(1)計算不同pH下COR/DMβCD包合物的穩定常數Ks和吉布斯自由能變化?ΔG°的結果如表2所示. 由圖2的插圖(包合物熱力學變化的非線性最小二乘曲線擬合曲線)可見,實驗值與理論值之間擬合較好,證明以上假設成立,即COR/DMβCD按1∶1的包合比形成包合物.

            主體pH穩定常數KslgKs吉布斯自由能變化?ΔG°/(kJ·mol?1)
            DMβCD3.019243.283618.745
            10.5 12973.112417.768

            表 2  COR/DMβCD包合物在pH=3.0和pH=10.5緩沖溶液中的穩定常數Ks和吉布斯自由能變化?ΔG °

            Table 2.  Stability constant (Ks) and Gibbs free energy change (?ΔG °) of COR/DMβCD inclusion complexes in the buffer solution of pH=3.0 and pH=10.5

          • Job法是確定包合物化學計量比的常用方法,根據Job曲線最高點對應的摩爾分數可以獲知包合物主客體之間的化學計量比. 以二者之間吸光度之差×比例系數為縱坐標,二者的比例系數為橫坐標繪制COR/DMβCD包合物的Job曲線如圖3(a)所示,由圖可知在摩爾分數為0.5時,最大相對吸光度達到了最大值,據此判斷COR/DMβCD包合物主客體之間化學計量比為1∶1.

            圖  3  COR與DMβCD的Job曲線(a)及 Job曲線的紫外-可見光譜圖(b)

            Figure 3.  Job’s plot of COR and DMβCD(a) and UV-visible spectroscopy diagram of the Job’s plot(b)

          • 由于口服藥物被人體吸收的主要場所是胃腸道,而胃液和腸液具有不同的pH值,蟲草素作為糖苷類物質,可能降解失活[18],為進一步考察COR/DMβCD包合物的穩定性,在模擬人體的胃液環境(pH=1.5)和腸液環境(pH=7.6)條件下,分別測定COR及COR/DMβCD包合物的分解情況. 如圖4所示,COR的紫外吸收都隨時間的增加而減弱,說明有部分COR分解,但COR/DMβCD包合物的吸光度變化較小,結果表明COR與DMβCD形成包合后穩定性有一定程度改善. 推測穩定性差異的原因可能是包合前COR易分解,當COR與DMβCD以1∶1形成包合物后COR進入到DMβCD空腔不易發生分解.

            圖  4  COR與COR/DMβCD包合物在pH=1.5(a)、pH=7.6(b)時相對吸光度隨時間變化曲線

            Figure 4.  COR, COR/DMβCD inclusion complex relative absorbanceversus time curve at pH 7.6 (a) and pH 1.5 (b)

          • 經查閱文獻[2],COR溶解度為4.3 mg/mL. 按照實驗1.2.3的方法測得COR/DMβCD包合物的溶解度為10.5 mg/mL. 以上數據表明,COR與DMβCD包合后,其溶解度提高了約1.4倍.

          • 將COR/DMβCD包合物溶于氘代水(w=99.8%)中測定其1H NMR(圖5)和2D NMR(圖6). 包合前后DMβCD化學位移變化如表3,COR質子信號基本出現在δ 1.8~2.5、4.2~4.5、5.8~8.1之間,與DMβCD的質子信號(3.0~5.2)有明顯區別.

            H位峰形化學位移值δ
            DMβCDCOR/DMβCD
            H-1d5.085.07
            H-2dd3.223.20
            H-3dd3.683.72
            H-4dd3.283.27
            H-5m3.563.58
            H-6dd3.553.56
            H-Me2s3.423.45
            H-Me6s3.283.35

            表 3  DMβCD與COR/DMβCD包合物的1H NMR(D2O)化學位移值(δ)

            Table 3.  Chemical shifts (δ) of 1H NMR (D2O) of DMβCD and COR/DMβCD inclusion complex

            圖  5  DMβCD, COR/DMβCD包合物在25 ℃下的1H NMR圖(D2O, 氘代水峰用星號標注)

            Figure 5.  1H NMR spectra of DMβCD and COR/DMβCD inclusion complex at 25 ℃ (D2O, asterisk highlights the water peak).

            圖  6  COR/DMβCD包合物的ROESY譜(D2O)

            Figure 6.  ROESY spectrum of COR/DMβCD inclusion complex (D2O).

            對比DMβCD包合COR前后質子的化學位移值,可以發現位于DMβCD腔外的H-2、H-4、H-6變化相對較小,而位于DMβCD腔內的H-3、H-5的化學位移值變化較為明顯,這可能是因為受到了客體分子的屏蔽作用. 此外,H-3的化學位移變化了0.04,而H-5的化學位移只變化了0.02,由此可見,COR分子是從DMβCD分子的大口端進入其空腔.

            COR與DMβCD的ROESY圖如圖6所示,根據譜圖顯示,COR的H-2、H-8與DMβCD的H-3、H-5和H-6質子存在明顯的NOE相關點,COR的H-1′、H-3′與DMβCD的H-3、H-5和H-6質子也存在明顯的NOE相關點. 這表明COR分子完全進入了DMβCD的空腔內,其可能的包合模式如圖7所示.

            圖  7  COR/DMβCD包合物可能包合模式及NOESY(?)相關

            Figure 7.  Possible inclusion mode and NOESY correlations of COR/DMβCD inclusion complex.

          • 為研究和考察COR/DMβCD包合物的熱化學性質,借助熱重分析方法,得到COR、DMβCD及COR/DMβCD包合物的TG圖. 如圖8所示,COR的分解溫度為261.4 ℃,經過包合后,其分解溫度達到274.8 ℃,表明COR與DMβCD形成包合物后,其熱穩定性有一定程度的提高. 這說明COR/DMβCD包合物的熱力學性質與COR及DMβCD純組分的熱力學性質有一定差異,為包合物的形成提供了證據.

            圖  8  COR, DMβCD, COR/DMβCD的TG曲線

            Figure 8.  TG analysis curves of COR, DMβCD, COR/DMβCD inclusion complex.

          • XRD粉末衍射是對晶體結構進行表征的有力技術[19]. 經測定,COR、DMβCD及COR/DMβCD包合物的XRD圖像如圖9所示,COR(圖9(a))與DMβCD(圖9(b))均具備晶型結構. 而COR/DMβCD包合物(圖9(c))由部分晶型結構(2θ=5°~15°)和無定形結構(2θ=15°~35°)組成,但其衍射峰的晶型結構部分較COR的向左偏移、峰形變寬,強度稍有增強,而無定形結構部分與DMβCD也有明顯區別,這進一步證實了COR與DMβCD形成包合.

            圖  9  COR, DMβCD, COR/DMβCD包合物的XRD圖

            Figure 9.  XRD patterns of COR, DMβCD, COR/DMβCD inclusion complex.

          • COR、DMβCD和COR/DMβCD包合物的紅外圖譜如圖10所示,COR在3139 cm?1處存在由于N—H伸縮振動引起的吸收峰,在1686 cm?1以及1606 cm?1處也存在分別由嘌呤環上C=C雙鍵和C=N雙鍵引起的特征峰,在3500~2800 cm?1可以觀測到DMβCD中由羥基的O—H伸縮振動引起的吸收峰和由次甲基、亞甲基中的C—H伸縮振動引起的吸收帶. COR/DMβCD包合物的紅外吸收峰形變窄、1700~1000 cm?1處的吸收峰強度減弱,與圖10(b)比較發生紅移,這可能是DMβCD空腔內的氫鍵在生成包合物后被破壞導致的.

            圖  10  COR, DMβCD, COR/DMβCD包合物的紅外吸收光譜圖

            Figure 10.  IR absorption spectra of COR, DMβCD, COR/DMβCD inclusion complex.

          • 采用掃描電子顯微鏡(SEM)掃描樣品的表面,可以獲取關于樣品表面形貌的信息[20]. 通過掃描電子顯微鏡得到各化合物及包合物的SEM (圖11),COR表現為棒狀晶體,DMβCD表現為帶孔空心球狀晶體,而COR/DMβCD包合物的SEM圖與前兩者有明顯差別,這說明COR在與DMβCD形成包合物之后,其形貌發生了一定程度的改變.

            圖  11  COR,DMβCD,COR/DMβCD包合物的SEM圖

            Figure 11.  SEM micrographs of COR, DMβCD, CORDMβCD inclusion complex.

          • 本文采用分子對接方法在分子水平上討論主客體分子包合行為. 在AutoDock 4.2程序中,采用半柔性對接法,將COR分子對接到DMβCD的空腔中,將DMβCD視為剛性受體分子,對COR允許柔性扭轉,采用拉馬克遺傳算法,執行50次構象搜索,經過聚類分析得到結合能最低的對接構象如圖12所示[14]. 從對接的最優構象看,COR分子的A環從DMβCD的大口端進入空腔,A環位于小口端,C環位于大口端,最終形成主客體包合物. 這與核磁共振分析的結果相吻合.

            圖  12  COR與DMβCD的分子對接構象

            Figure 12.  Molecular docking conformation diagram of COR/DMβCD

          • 本研究采取飽和溶液法制備了COR/DMβCD包合物,運用波譜分析、掃描電鏡、X射線粉末衍射和熱分析等多種分析手段對該包合物的結構進行表征,并通過分子對接對其包合行為進行了理論研究,考察了該包合物的穩定性和水溶性. 研究結果表明,COR與DMβCD成功形成包合物,且包合比為1∶1;從1H NMR和2D NMR的研究結果,推斷出COR從DMβCD的大口端進入其空腔,分子對接方法模擬出的結合能最低的對接構象與核磁共振分析得出的結果一致.COR與DMβCD形成包合后,其溶解度從4.3 mg/mL提高到10.5 mg/mL,分解溫度從261.4 ℃提高到274.8 ℃. 模擬人體腸液和胃液環境進行了穩定性實驗,結果表明COR與DMβCD形成包合后穩定性有所改善.

        參考文獻 (20)

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