核糖核酸分析化学论文

2022-04-18

黄震教授全球首创的硒核酸技术一举解决了核酸生物大分子X射线晶体衍射领域中相位角测定这一重大技术瓶颈难题,硒核酸还能在很大程度上帮助核酸及蛋白复合物结晶,提高晶体结构精度,并且能够非常好地保持大分子结构同形性,有望在这一领域以及新药研发领域带来革命性影响。以下是小编精心整理的《核糖核酸分析化学论文(精选3篇)》,希望对大家有所帮助。

核糖核酸分析化学论文 篇1:

荧光光谱学、成像和探测:化学、物理学和生命科学中的新工具

Ruud Kraayenhof, Institute of Molecular Biological Sciences, Amsterdam Vrije Universiteit, Amsterdam, The Netherlands, et al (Eds.)

Fluorescence Spectroscopy, Imaging and Probes

New Tools in Chemical, Physical and Life Sciences Springer Series on FluorescenceVol.2

2002, 390pp.

Hardcover EUR 99.95

ISBN 3-540-42768-6

Springer-Verlag

本书包括现代医学和现代科学中应用的荧光光谱学、荧光成像和荧光探测等,涉及分子生物学、生物物理学、生物化学、分析化学和环境化学等。

全书分四部分,共23章,含175幅插图。第一部分为荧光光谱学:新的途径和探针(含1~7章),论述先进发光标记、探针和探珠及其在生物验定和成像方面的应用;荧光光谱工程——生物物理和生物医学上的应用;溶胶-凝胶中的荧光纳米度量衡学;集成超分子系统:从传感器到开关;比率计探头:设计和应用;3,8-二胺-5-乙基-6-苯基菲啶金翁到酵母转移核糖核酸的结合:对旧溴化物的新展望;由阻塞计算脱氧核糖核酸(DNA)的实验情况:利用荧光技术作检测。第二部分为单分子和分子系集的荧光光谱学(含8~11章),论述从独立多发色团系统发射荧光的多参量检测;荧光强度分布分析和相关的荧光涨落技术:理论和实用;LDH酶和限制核酸内切酶在荧光显微镜中的单分子反应;利用荧光共振能量转移研究复制单EF0F1 ATP的监视γ亚单元运动。第三部分为生物膜和酶研究中荧光的应用(含12~17章),论述波长选择荧光方法在监视膜组织和动力学中的应用,用荧光光谱学所见到的高阶信号转换复合体的形成等。第四部分为显微成像技术及其在活细胞研究中的应用(含18~23章),论述应用光谱显微学和时间分辨共焦点显微学研究单个CdSe/ZnS量子点的光谱成像光生物病理学中的重标度过程和光学分子成像在生物医学中的应用等。

本书内容广泛新颖,是这方面的一部新,可供高等学校物理系、化学系、生物系和医学院系的教师、研究生和高年级学生参阅,更可供从事光学研究和应用的科技人员参考。

王亦忠,副研究员(中国科学院物理学研究所)

Wang Yizhong, Associate Professor

(Institute of Physics, the Chinese Academy of Sciences)

作者:R.克拉阿延霍夫

核糖核酸分析化学论文 篇2:

药物创新的突破口:以核酸及其蛋白复合物为靶点的药物

黄震教授全球首创的硒核酸技术一举解决了核酸生物大分子X射线晶体衍射领域中相位角测定这一重大技术瓶颈难题,硒核酸还能在很大程度上帮助核酸及蛋白复合物结晶,提高晶体结构精度,并且能够非常好地保持大分子结构同形性,有望在这一领域以及新药研发领域带来革命性影响。

2011年6月12日,两位年过70的2009年诺贝尔化学奖获得主阿达·尤纳斯(Ada Yonath)教授和托马斯·施泰茨(Thomas Steitz)教授来到北京。他们不是观光旅游,更不是休闲度假。两位德高望重的老人漂洋过海,分别从以色列和美国不辞辛劳来到北京,是为了参加一次重要的会议。次日 ,“第106次生命科学前沿研讨会暨首届核酸蛋白药物研发国际研讨会”在北京隆重举行,数百名国内外核酸和蛋白领域研究的顶级专家、来宾及学生们在北京会议中心齐聚一堂,共同研讨以核酸蛋白为靶点的药物的前沿趋势。对中国化学生物学术界以及医药产业来说,这无疑是一次国际间学术交流和技术合作的千载难逢的好机会。对北京生命科学和新药创新以及建设“全球创新中心”都具有重要意义。

正如北京市副市长苟仲文在讲话中所说的,这次会议的召开,为集聚全球创新资源,在国际前沿领域开展产学研合作提供了机会,对实施北京生物医药产业跨越发展工程提供了有力支撑。本次会议由北京大学张礼和院士及美国哥伦比亚大学的韦恩·汉德森(Wayne Hendrickson) 美国国家科学院院士,黄震教授为大会联络人及秘书长(General Organizer)。主办方为北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室、南开大学药物化学生物学国家重点实验室和南开大学元素有机化学国家重点实验室,协办方包括清华大学生命科学院、中美化学及化学生物学教授协会 (CAPA)等。承办单位就是北京康钰垚生物科技有限公司(下称:康钰垚公司),这是位于中关村科技园区海淀园的一家新公司,2010年5月正式成立。

在医药领域,康钰垚公司显然是个新手,但新手上路锐不可当,在核酸领域康钰垚公司可谓一枝独秀,全球首创的硒核酸技术让它后来居上,吸引了中海投等VC的青睐。

硒核酸技术将掀起

新药研发革命

全球首创的硒核酸技术由黄震教授始创于1998年,经过12年的实验室系统研究,已逐渐成熟并具备市场化的条件。该技术一举解决了核酸生物大分子X射线晶体衍射领域中相位角测定这一重大技术瓶颈难题,很大程度上帮助核酸及蛋白复合物结晶,提高晶体结构精度,并且能够非常好地保持大分子结构同形性,有望在这一领域以及新药研发领域带来革命性影响。

2001年,黄震教授首次发表定位硒核酐酸合成,并首先提出用硒核酸测定结构的方法。尽管这首篇论文发表在一影响较小的科研杂志(Nucleosides, Nucleotides, & Nucleic Acids, 2001, vol. 20, issue 9, 1723-1734),但还是有人对它产生了兴趣。 2002年,黄震教授与马丁·额格礼(Marting Egli)教授一起合作,验证了可用硒核酸来测定核酸结构。这一结果发表在化学领域的一流杂志(Journal of American Chemical Society, 2002, vol. 124, No. 1, 24-25)。后来,世界各地多个研究室证实了可用硒核酸测定核酸结构这一结论,并开始采纳黄震教授的硒核酸技术。例如,2005年,由美国、德国和澳大利亚三个国家的科学家组成的联合团队利用硒核酸技术作为关键技术成功解出了世界上第一个能够催化碳碳键形成反应的Diels-Alder核酶三维结构。这一结果发表在该领域的一流杂志Nature Structure and Molecular Biology上 (2005,Vol12,Issue3,Page 218-224),对于科学家进一步研究核糖核酸(RNA)在生命起源和进化过程中的重要作用以及新药设计都具有深远的意义。1年后,以美国科学家马丁·额格礼为首的科学团队同样利用硒核酸技术解决了第一个同源脱氧核糖核酸(HOMO-DNA)的结构,这一结果发表在美国化学会志上 (Journal of American Chemical Society, 2006, 128, 10847-10856)。在没有使用硒核酸技术之前,科学家已经花了10年左右的时间研究这一结构,但都因技术困难而无一成功。

黄震教授告诉记者,核酸与蛋白核酸复合物的研究和三维结构的测定已成为疾病分子机理研究和药物创新研究极其重要的新领域。对这些大分子结构和它们的配体的研究,X射线晶体学是最直接和最有力的测定方法之一。然而,由于常规的重原子取代衍生物相位测定方法(相位测定是X射线晶体学研究领域长期存在的两个难题之一)其自身的缺陷,在很大程度上阻碍了新的结构的测定。另外一个长期存在的难题是结晶方法。到目前为止,在核酸结晶方面还没有一个合理的解决方案。因此,建立一个新的方法和工作平台对促进核酸和蛋白核酸复合物的X射线晶体学发展,特别是大规模制备结晶等工作均具有巨大的价值。

黄震教授成功地发明了一种新的衍生物(其原理是通过硒原子取代核酸分子中的氧原子),并且已通过多次实验确认,同时已经获得发明专利。“我们的研究是基于我们的假设:由于氧、硒均处在元素周期表中的同一族(VIA),因此,硒可稳定地取代核酸中的氧原子,而不产生明显的结构变化。硒核酸衍生物将为核酸、蛋白核酸复合物以及类似药物的小分子核酸复合物的晶体结构测定提供相位信息。”黄震教授告诉记者,“到目前为止,我们已经成功地通过大量的实验证明,硒核酸衍生物可用于解决相位测定难题。同时我们发现,硒衍生物也可以在很大程度上促进DNA的结晶。这些独特的功能对于实现核酸和蛋白核酸复合物(如非编码RNA)的高通量结构测定,满足制药和生物技术行业对新的潜在药物靶点(核酸和蛋白核酸复合物)的结构生物学研究的需求,具有非常高的研究和商业应用价值。”

黄震传奇经历显身手

目前涉及硒核酸平台技术的研究论文已经超过50篇,而作为康钰垚公司首席技术长官,黄震教授实验室发表的论文就超过30篇,占60%以上,并已获得两项核心技术专利。另有多项发明正在申请专利。他的论文引用也在逐年快速增加。

“硒核酸蛋白平台技术”的发明人黄震教授,是美国佐治亚州立大学终身正教授、博士生导师,拥有超过26年的核酸和蛋白质化学和结构分析的研究经验,有10多项专利以及发明,并享受美国联邦政府和州政府的各种研究资助,曾师从2009年诺贝尔医学奖得主杰克·邵斯达克(Jack Szostak)教授。

黄震生于四川江油,长于攀枝花,

1980年考上四川大学分析化学本科,1984年考上北京大学研究生,跟随导师文重教授做蛋白化学和酶促化学。文重教授堪称中国化学生物学先驱者之一。早在60年代,他就开始做酶促化学。跟随文重教授,黄震学到的最过硬的本领就是通过酶促的办法做蛋白合成。还是学生的他就做出了中国首例通过酶促办法产生的甜二肽。如今甜二肽在餐饮行业应用相当普遍。“那是80年代中期,当时我们没有能力把自己的新技术商品化、市场化。”回想当年的情形,黄震颇感遗憾。

1987年北京大学硕士毕业后,黄震就去了瑞士理工(全称叫瑞士苏黎世联邦理工大学)。这是以前爱因斯坦就读过的地方,是全世界排前十名的大学。在瑞士理工攻读博士阶段,黄震师从史蒂夫·伯莱(Steven Benner)教授。史蒂夫·伯莱教授是化学生物学包括核酸化学领域的世界级顶尖大师,在《Nature》和《Science》杂志上发表了二三十篇论文,在生物化学领域享有崇高权威。毕业于哈佛大学的他,没有做博士后就直接在哈佛大学当了教授。1986年,史蒂夫·伯莱教授被瑞士理工聘用。史蒂夫·伯莱教授很有企业家头脑,除了搞学术,还参与并组建了五六家企业,曾给诺华制药的前身企业做科学顾问。值得一提的是,史蒂夫·伯莱教授的导师罗伯特·武德瓦尔德(Robert B. Woodward)教授是哈佛大学的著名教授,也是诺贝尔奖获得者,被誉为 20世纪全球排名第一的有机合成大师。维生素B12就是他首先在实验室合成的。

1988年,黄震加入史蒂夫·伯莱教授的实验室。跟随史蒂夫·伯莱教授,黄震学会了用硫来修饰核酸,合成中性的核酸。他所合成的中性核酸还被用在美国航天部空间研究中心,用来进行外太空探索寻找未知生命。

1994年,黄震博士毕业,随后到了哈佛大学医学院攻读博士后,跟随2009年诺贝尔医学奖获得者杰克·邵斯达克(Jack Szostak)教授从事核酸分子生物学研究。1998年夏天,黄震开始在纽约城市大学布鲁克林学院当助理教授。

布鲁克林学院很小,而且是以教学为主,教学任务繁重。加之经费少,实验室的研究工作甚难开展,只好白天教书,晚上及周末做实验研究。黄震教授刚去的时候,学校只给了一间极其简陋且脏乱不堪的实验室。而实验室所需的设备和化学药品直到1998年12月底才陆陆续续地运到。就在1998年的最后一个夜晚,也就是1999年的元旦前一夜,黄震教授成功地做了一个具有重要科学历史意义的小实验,从此踏上了研发“硒核酸平台技术”的实验科学生涯。

最开始,黄震教授的想法是既做化学合成,又做分子生物学,但布鲁克林学院给实验室的启动基金是非常有限的。在这种窘境下,黄震教授只有在网上购买二手设备。黄震教授清楚地记得当时花了550美元竞拍了一台老设备,但邮寄费就花了200美元。更惨的是,给老设备更换灯源又花了800美元!更富戏剧性的是,直到今日在黄震教授已大大扩展的实验室里 ,那台网上竞拍来的已有30来年历史的老旧设备还可正常运转,一直没坏过!

其实美国的实验室就相当于一个小企业,教授接管之后,就要千方百计生存下去。除了学校的少得可怜的拨款,最主要的资金来源就是通过发表论文,然后再去申请经费。而事情是因果相依的,只有实验室地位提高了,技术上去了,研究深入了,写的论文才有深度会被发表。最困难的时候,他的实验室连买化学药品的钱都快没有了,当时黄震教授已准备用自己的工资去支付化学药品开支。可喜的是,那个阶段实验室还取得了一些小成绩,学校几千美元的经费被及时申请下来,实验又可以继续进行了。其贤妻胡若多对他事业的全力支持与理解,帮助他度过了那段最艰难的时光。

“实验室之所以能够发展,跟我们的研究方向和技术是密切相关的。幸运的是,十几年前我们开始研发硒核酸技术的时候,没有引起其他人的注意。要知道美国的竞争是非常激烈的,如果那个时候引起了大家的注意,我们实验室可能早就被挤死掉了。”黄震告诉记者,“当时没有引起其他人注意,干冷门,其实是个好事,这给了我们一个慢慢地滚动发展的时间。现在我们已经在这个领域综合实力很强了,而且我们研究工作干得也广。我们在做别人很难做得到的事,因为我们的研究工作涉及化学合成、生物化学、生物分析化学、分子生物学、结构生物学等多交叉学科。几乎没人在这么多跨领域交叉学科上同时开展研究工作。我们当初这样同时开展研究工作时,当时就有人认为我们已经疯了,并断言这是学术自杀。当然现在已没人再讲这种极端的话了,毕竟我们已经从最困难的时候走过来。不过,我们付出了很多的心血和汗水,也吃了很多苦头。尽管前面还有很多困难,可喜的是,该硒核酸领域已经逐渐建立起来。我们希望有更多人参与到这个重要的新领域中来。”

不过现在摆在黄震教授面前的最大难题是如何把这项新技术产业化。

康钰垚近水楼台先得月

康钰垚公司与硒核酸技术的渊源直接与发明人黄震教授相关。康钰垚公司在黄震教授的指点下,对硒取代核酸衍生物的技术及产品进行了深度开发。据估计,在用X射线法对大分子物质进行三级结构测定方面,核酸结构和功能研究具有巨大的市场潜力。到目前为止,硒核酸方法已在多个实验室中被采用,相关物质的合成和纯化方法都比原来的方法要容易得多。

康钰垚公司的主要市场运作方式是提供特殊试剂给各类研究机构,进行大分子及其复合物和小分子物质的分子三维结构信息测定服务,给客户提供核酸、核酸蛋白复合物和小分子的结晶制备及结构测定服务。“生物分子3D结构的测定非常有利于在原子水平上促进新药的发现,在分子水平上有助于人们对发病机理的认识。并将使人们改进疾病治疗方案,改善人们的健康状态。” 康钰垚公司执行总裁李克纯告诉记者,“据估计,在美国这个学术市场能够达到7亿元,政府研究的市场是5.6亿元,工业市场的规模为35亿元。据估算,全世界每年的市场规模约为98亿元。”

目前,仅核酸晶体生长及结构测定全球就有14亿美元的市场,而且以20%以上的速度增长。 再加上核酸新药开发市场,这整个领域就更具有广阔的市场前景。康钰垚公司打算以市场为为导向,为国内外从事相关研究的科研机构、生物医药企业提供试剂、“砌块”、结构测定、外包等服务,以便迅速获得大量现金流,并取得市场的领导地位。然后,转向开发药物靶点和新药,从而成为全球核酸蛋白药物的领军化学生物医药企业。

去年6月,硒核酸平台技术经由北京市科委生物中心组织专家论证,形成结论如下:“该项目在核酸分子结构解析领域处于国际领先地位,对化学生物医药领域的创新性研究具有一定的促进作用。团队结构合理,现在公司处于起步阶段,目标市场尚处于培育期,有较好的发展前景。”

美国科学院院士、2009年诺贝尔化学奖得主托马斯·施泰茨也表示,市场需要开发大量新的药物来应对人类新出现的疾病,例如癌症、艾滋病、心血管和神经疾病等。但如果没有三维结构信息和关键核酸、蛋白和核酸蛋白复合物等分子水平的认识,就不可能有效地开发新的药物。而随着人们对核酸结构和功能认识的不断深入,特异性结合或裂解致病基因的核酸药物也应运而生。其作用效率高,应用范围广,是对传统药物概念的补充,具有潜在的广大临床应用前景。

数据显示,目前已有60000多个蛋白三维结构测定完成,国际上相应基于蛋白(药物作用位点或靶点)结构测定而研发的新药层出不穷,占化学生物类药物的99%左右。与之相反,由于目前仅有数百个独立核酸结构被测定(仅占总已知结构数的1%左右),导致以核酸为靶点的药物研究进展缓慢,是一主要原因。

康钰垚已确定公司的战略为发展以核酸蛋白为靶点的药物创新平台,并在技术平台上衍生发展出核酸修饰物和创新药物。公司通过技术服务和产品销售来实现中短期的盈利。硒核酸蛋白技术平台技术路线已经成熟,硒修饰晶体成功生长10种。核酸修饰物合成是康钰垚在硒核酸平台上提供的一项主要业务,中国科学院院士已经委托康钰垚公司合成、晶体筛选和三维结构测定非编码RNA。

目前,康钰垚公司已经与Chemgenes达成合作。Chemgenes公司是目前全球最大的核酸单体产品供应商,有超过30年的专业研发和销售服务经验。 Chemgenes公司拥有18个专利,其中一个是药物传输的核心专利,通常情况下,核酸药物进入体内很容易被代谢分解,这一技术解决了核酸药物的传输问题。

《2010年中国生命科学白皮书》给出了一组数据:2010年,风险投资(VC)在中国生命科学领域的投入首次超过10亿美元,同比2009年上升了319%。自2000年以来,中国生命科学领域专利数量的年均复合增长率达45%,并在2010年数量达到3200件。

“十一五”末期,我国生物医药产业规模已经实现了万亿量级,复合增长率达到了20%左右。2011年是实施“十二五”规划的开局之年。“十二五”期间,相信从国家到地方政府都会对生物产业的技术创新进行引导,来转变经济增长方式。

康钰垚,赶上了好时候!

作者:程桔华

核糖核酸分析化学论文 篇3:

β-环糊精及其衍生物用作药物载体的研究进展

摘 要:环糊精与不同药物包合可改变药物的理化性质、增强稳定性、提高生物利用度、减少不良反应并改善药理作用;将β-环糊精改性获得的衍生物可增强药物的抗肿瘤活性,减轻抗肿瘤药物的细胞毒性,产生缓释控释作用。着重对近年来β-环糊精与抗生素、抗毒素、抗结核病药形成的包合物及β-环糊精衍生物对多柔比星、喜树碱、紫杉醇抗癌药的研究进展进行综述,为今后环糊精及其衍生物用作药物载体,尤其是抗肿瘤药物的使用,提供了参考依据。

关键词:β-环糊精;包合物;抗肿瘤药物;喜树碱;缓释控释

基金项目:2018年天津农学院大学生创新创业训练计划项目“环糊精封孔介孔二氧化硅纳米药物载体的制备及其响应性研究”(201810061126)

1 环糊精及其衍生物概述

环糊精是一类具有锥形空心圆柱形结构的半天然环状低聚寡糖,通常由许多链状呈环形的葡萄糖单元组成,当单元分子数目为6、7、8时,分别称为α-、β-和γ-环糊精,而β-环糊精因不具有毒性、价格低廉、容易获取并可增强疏水性药物溶解性的特点而被广泛应用[1]。由于外部亲水性较强,易吸引亲水性分子,而内腔疏水性较强,可包裹疏水性分子的特点,环糊精常作为主体将各种具有疏水性质的分子包裹于空腔中,使分子对酸及淀粉酶的耐受性强,产生较好的热稳定性且不易分解。很多药物的水溶性差,性质不稳定,当β-环糊精与其形成包合物后,可改变药物的某些物理、化学性质,例如溶解度提高、稳定性增强、生物利用度提高、不良反应减少等。另外,将不同官能团引入环糊精,能形成新的环糊精衍生物,承载药物后可明显延长药物在体内的滞留时间、增强药物的靶向性、提高生物利用度、改善药物性质。下面对β-环糊精及其衍生物用作药物载体,包合抗癌药物、抗生素药物等方面的应用进行阐述。

2 β-环糊精衍生物包合抗癌药物的研究进展

通过对β-环糊精进行修饰,引入Fe3O4纳米微球、葡聚糖-苯并咪唑纳米凝胶、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、超支化聚甘油等形成不同结构的复合物,使其应用于抗癌药物,可增加聚合物的载药量、增强水溶性、抑制肿瘤生长、减轻抗癌药物的细胞毒性;能改变药物在肿瘤部位的分布,实现药物的缓释控释作用[2]。本研究将介绍近年来对多柔比星、喜树碱、紫杉醇3种重要抗癌药物的研究进展。

2.1 β-环糊精包合多柔比星的研究

多柔比星,也称阿霉素,是一种广谱抗恶性肿瘤药,通过嵌入脱氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid,DNA)抑制核酸的合成,影响肿瘤细胞的生成。用β-环糊精包合Fe3O4纳米微球形成包合物,将阿霉素装入其中形成的载药系统,可提高载药量,在pH=7.4的磷酸盐缓冲液中缓慢释放,在体外产生缓释作用[3];葡聚糖-苯并咪唑对pH具有响应性,在pH=7.4时,能负载抗肿瘤药物阿霉素,在pH=5.3时,自动释放。通过调节pH,可作为抗癌药物的载体,接入β-环糊精形成超分子交联的纳米凝胶,可以负载阿霉素。阿霉素在pH=5.3时,可从药物输送系统中释放80%,pH=7.4时,释放效果明显减弱至40%。这种纳米凝胶产生的交联作用可提高载体的稳定程度,增加载药量,并且通过调节不同的pH对药物起到缓释作用[4];聚(N-异丙基丙烯酰胺)由多个N-异丙基丙烯酰胺聚合而成,其表面既有疏水基团又有亲水基团,且对温度较为敏感,若在β-环糊精和偶氮苯包载阿霉素时引入聚(N-异丙基丙烯酰胺),形成的空心纳米球可通过改变温度控制阿霉素的释放[5]。

2.2 β-环糊精包合喜树碱的研究

喜树碱是从喜树中提取的生物碱,为植物类抗癌药物,通过抑制核酸的合成来诱导肿瘤细胞凋亡,但具有毒副作用较大、稳定性较差的特点。环糊精聚合物通过包合喜树碱,能提高其溶解性、稳定性和释放速率,改善了药物的释放率,使累积释放量占总载药量的百分比增加[6]。合成负载喜树碱的交联羧甲基-β-环糊精/Fe3O4磁性纳米复合物,在一定条件下,喜树碱可从磁性纳米载体中释放并杀死癌细胞,还可减少对正常细胞的损伤[7];将喜树碱与金刚烷胺相连,再连接甲氧基-聚乙二醇-β-环糊精,形成包裹喜树碱的大分子复合物甲氧基-聚乙二醇-β-环糊精/喜树碱-金刚烷胺纳米胶束,可以控制喜树碱在肿瘤细胞中的释放[8];将羟基喜树碱与β-环糊精-聚乙二醇结合形成β-环糊精-聚乙二醇-羟基喜树碱聚合物,通过高渗透长滞留效应(Enhanced Permeability and Retention Effect,EPR)改變聚合物在肿瘤部位的靶向分布,降低羟基喜树碱的副作用,提高其水溶性和稳定性[2];用羟丙基-β-环糊精包合羟基喜树碱,可提高羟基喜树碱的溶解度,使其在体外产生缓释作用,其中,40%羟丙基-β-环糊精产生明显的增溶现象,包合后的羟基喜树碱在水中的溶解度可提高近200倍[9]。2.3 β-环糊精包合紫杉醇的研究

紫杉醇也称红豆杉醇,为应用广泛的临床一线抗癌药物,但稳定性差,缺乏肿瘤靶向性,导致毒副作用较为严重。羟丙基-β-环糊精包合紫杉醇可明显提高药物的溶解度和稳定性;若将羧基化氧化石墨烯与羟丙基-β-环糊精复合,利用前者亲水的性质和后者生物相容性较好的特点,包合紫杉醇形成纳米复合微球,产生载药量增加、生物活性及血液相容性好、对肿瘤的抑制作用明显增强的良好效果[10];β-环糊精与超支化聚甘油形成的共聚物可承载药物紫杉醇,增加载药量及药物的释放量,控制药物的释放速率,用于药物的负载、输送和缓释,还可作为鼻腔胰岛素的输送和缓释载体,具有良好的生物兼容性,通过增强胰岛素的吸收,显著降低血糖浓度[10];若用环糊精聚合物将具有抗癌作用的紫杉醇和金丝桃素包合,可使二者产生协同效应,在增强疗效的同时延缓耐药性的产生[11]。

3 β-环糊精及其衍生物包合其他药物的研究进展

下面主要介绍β-环糊精与阿魏酸、抗毒素白藜芦醇、抗生素阿莫西林、抗菌药氧氟沙星、抗结核病药利福平、异烟肼、吡嗪酰胺几种药物的包合作用。

利福平、异烟肼、吡嗪酰胺是对结核杆菌有较强抗菌作用的抗生素,主要用于治疗结核病。当3者与环糊精采用适当物质的量比复合时,可促进药物吸收,提高药物稳定性、热稳定性及生物利用度[12]。白藜芦醇具有抗炎、抗癌、抗氧化作用,还可用于心血管保护,但在水中的溶解性较差,体内生物利用度低,因此,影响其广泛应用,用β-环糊精包合后可提高吸收峰浓度,延长半衰期,利于口服给药,增强体内吸收能力,还可提高其水溶性及生物利用度,而加入羟丙基-β-环糊精,壳聚糖粘附后形成的缓释微球,可延长药物在体内的停留时间,进一步增强作用[13]。阿魏酸是肉桂酸的衍生物,对人体起到美白、抗氧化、抗衰老作用,主要用于治疗心脑血管疾病和白细胞减少,但存在易氧化、水溶性小且会对皮肤造成刺激的缺点,通过β-环糊精包合,可增强阿魏酸的血溶性、防止其被氧化、减弱对皮肤的刺激,具有缓释作用,适用于局部用药[14];利用磺丁基醚-β-环糊精包合水溶性小的阿魏酸,可显著提高其溶解度,制成溶液型注射剂,可扩大其应用范围。阿莫西林为常见的青霉素类抗菌药物,杀菌效果明显,但存在水溶液稳定性差、易水解的缺点,β-环糊精将其包合可提高溶解度及溶出速率,若对其进行修饰形成乙酰基β-环糊精,可明显增强药物的化学稳定性[15]。

4 结语

在食品、环境、化工、农药、医药学等方面,环糊精及其衍生物将会有更光明的应用前景,通过对环糊精的改性可获得比原有环糊精更优良的性质,扩大其应用范围。近年来,国外已有一些含环糊精包合物的医药制剂品种上市,例如地塞米松软膏剂、吡罗昔康片剂及栓剂、奥美拉唑片剂及肠溶胶囊、碘含漱剂、苯海拉明咀嚼片等。其中,环糊精可作为稳定剂和掩味剂,加速溶出、增溶、抑制挥发、提高溶解度、降低毒副作用,从而提高生物利用率。与国外相比,我国对环糊精的利用还不够充分,希望未来能对其进行更广泛、全面的研究和应用。

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作者:李沁园 娄丽娜 龙晓露 杨羽 许艳玲

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