葫蘆脲在藥物領(lǐng)域的研究進(jìn)展

李艷平，張建旺

（朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 朔州 036000）

葫蘆脲系列是由苷脲單體通過(guò)成對(duì)的亞甲基橋聯(lián)起來(lái)形成的（結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1）[1]。根據(jù)苷脲單元的數(shù)目，形成了不同大小的葫蘆脲同系物，現(xiàn)在已知的有葫蘆[5]脲，葫蘆脲[6]，葫蘆[7]脲，葫蘆[8]脲,葫蘆[10]脲。所有的葫蘆脲同系物都是高度對(duì)稱的瓜狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是一個(gè)疏水的空腔，上下兩端各有一個(gè)同樣大小的端口，端口圍繞著多個(gè)羰基，形成了陽(yáng)離子鍵合位點(diǎn)[2]。當(dāng)其與有機(jī)分子相互作用時(shí)，端口的眾多羰基氧原子能與有機(jī)分子質(zhì)子化部分鍵合，其內(nèi)部的疏水空腔趁機(jī)可以“吞噬”掉有機(jī)分子的疏水部分。籠體效應(yīng)和端口效應(yīng)相輔相成，可以牢牢地抓住多種無(wú)機(jī)和有機(jī)分子，進(jìn)而形成穩(wěn)定的主-客體包結(jié)配合物，客體分子通過(guò)外界條件（如pH 值、溫度及光電化學(xué)等）的改變可實(shí)現(xiàn)在包結(jié)或釋放之間的可逆轉(zhuǎn)變。這些特性使得葫蘆脲在藥物化學(xué)方面受到越來(lái)越多的重視和關(guān)注。本文參考相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合作者的一些研究工作，對(duì)葫蘆脲在藥物分析、藥物傳輸、藥物載體等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述和前景展望。

圖1 葫蘆[n]脲的結(jié)構(gòu)(n=5,6,7,8,10)Fig.1 Structure of cucurbit[n]urils(n=5,6,7,8,10)

1 在藥物分析方面的應(yīng)用

葫蘆脲在藥物分析方面的應(yīng)用主要是通過(guò)熒光光譜法、紫外分光光度法、高效液相色譜法、核磁共振波譜法等實(shí)現(xiàn)的。熒光光譜法由于其實(shí)用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，靈敏度高，在藥物分析中的應(yīng)用最廣泛。當(dāng)客體進(jìn)入葫蘆脲腔體，由于客體分子從極性溶劑轉(zhuǎn)移到疏水性空腔內(nèi)，微環(huán)境發(fā)生了變化，諸如極性粘度和介電常數(shù)等，都與它們?cè)谒芤褐兴幍奈h(huán)境不同，葫蘆脲分子實(shí)際起了遮蔽的作用，此時(shí)，熒光客體分子處于更有序的微環(huán)境中，減少了其它非輻射去活化過(guò)程和與猝滅劑接觸的機(jī)會(huì)，因此其熒光光譜發(fā)生較大的變化，熒光顯著增強(qiáng)，從而能靈敏且動(dòng)態(tài)地反映出主客體分子相互識(shí)別的過(guò)程，揭示了葫蘆脲獨(dú)特的超分子作用機(jī)理。

熒光光譜分析法分為2 種。第一種是直接的熒光分析法。在葫蘆脲系列里，葫蘆[7]脲的腔體較小，可以與多種藥物小分子形成1∶1 的穩(wěn)定的包合物。在pH 為1.9 的緩沖溶液中，將葫蘆[7]脲與鹽酸小蘗堿所形成的包合物通過(guò)熒光分光光度計(jì)，發(fā)現(xiàn)此包合物所產(chǎn)生的熒光是鹽酸小蘗堿本身的18 倍，據(jù)此建立了同步熒光光譜法直接測(cè)定人體中鹽酸小蘗堿的新方法[3]。除了上述2 種藥物之外，抗心律失常藥物拉貝洛爾、艾司洛爾和索他洛爾都可以和葫蘆[7]脲形成穩(wěn)定的包合物，產(chǎn)生的熒光劇增，據(jù)此建立了用熒光光譜法分析藥物的方法[4]。第二種是熒光探針?lè)??？惯^(guò)敏藥物阿司咪唑自身本無(wú)熒光，抗感染藥物巴馬汀在水溶液中熒光很弱。在酸性溶液和室溫的條件下，把葫蘆[7]脲加入巴馬汀的溶液中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其熒光激增。繼續(xù)在其中加入阿司咪唑，原有的強(qiáng)烈熒光顯著猝滅了。阿司咪唑的濃度越大，熒光猝滅得越多。阿司咪唑比巴馬汀在葫蘆[7]脲的空腔中有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，把巴馬汀從葫蘆[7]脲的腔體中擠走了，據(jù)此建立了測(cè)定藥物制劑及生物樣品中阿司咪唑的簡(jiǎn)單、快速、靈敏的熒光探針?lè)╗5]。

相同的機(jī)理，以鹽酸巴馬汀/葫蘆[7]脲為熒光探針可以測(cè)定芬氟拉明，以黃連素/葫蘆[7]脲為熒光探針測(cè)定菌核凈，以小蘗堿/葫蘆[7]脲為熒光探針測(cè)定阿苯達(dá)唑等等。

對(duì)于類似于阿司咪唑、芬氟拉明、阿苯達(dá)唑等無(wú)熒光或熒光微弱的藥物來(lái)說(shuō)，熒光探針?lè)梢院芎玫厝〈Ｒ?guī)的直接測(cè)定的熒光光譜法，使葫蘆脲在藥物識(shí)別及分析中的應(yīng)用更廣泛。

2 葫蘆脲在藥物載體方面的應(yīng)用

葫蘆脲聚合度不同，空腔和端口的尺寸也不同。其高度專一的主客體鍵合能力能將多種藥物分子包合或嵌入其桶狀腔體內(nèi)，進(jìn)而可以降低藥物的毒副作用，提高藥物的穩(wěn)定性和水溶性。小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在葫蘆脲最大給藥劑量時(shí)，小鼠也沒(méi)有死亡，表明葫蘆脲自身毒性極小，因此，可作為一種安全低毒的新型藥物載體，在增加藥物穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)藥物的可控釋放，提高藥物的生物利用度[6]。

新型阿德福韋雙L-氨基酸丙酯(FH)比通用的阿德福韋酯具有更好的抗乙肝病毒活性，但是該化合物非常容易吸潮，難以形成穩(wěn)定的固態(tài)，不利于藥物的質(zhì)量控制和研究應(yīng)用。核磁共振圖譜、熒光光譜及紅外光譜都表明葫蘆[7]脲可以將FH 的苯環(huán)部分包合進(jìn)自己的疏水空腔，形成穩(wěn)定的1∶1 包合物。吸濕性實(shí)驗(yàn)和抗乙肝病毒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此包合物能顯著地增強(qiáng)客體分子的抗?jié)裥院涂挂腋尾《净钚浴?jù)此，可為設(shè)計(jì)合成能顯著改善藥物理化性質(zhì)和抗乙肝病毒效果的以葫蘆脲為載體的藥物分子膠囊提供理論和實(shí)踐依據(jù)[7]。

葫蘆[8]脲有8 個(gè)聚合單元，具有較大的空腔，可以與 N-(4-二甲氨基苯甲基)殼聚糖的2 個(gè)對(duì)二甲氨基苯甲基發(fā)生包合作用，起到了“物理交聯(lián)劑”的作用。之所以發(fā)生包合，是因?yàn)橹黧w分子與客體分子之間的氫鍵作用、靜電作用、疏水作用、范德華力等，而這些超分子作用都屬于非共價(jià)鍵，較共價(jià)鍵弱得多。溫度升高后，超分子作用減弱，客體容易從主體空腔內(nèi)逃脫，失去交聯(lián)作用，成為流動(dòng)態(tài)。溫度下降后，又可以恢復(fù)到原來(lái)的凝膠狀態(tài)。葫蘆[8]脲與N-(4-二甲氨基苯甲基)殼聚糖形成的超分子體系不僅有溫敏可逆性，還有酸堿敏感性。強(qiáng)酸可以促進(jìn)葫蘆[8]脲與客體的包合交聯(lián)，進(jìn)而使藥物的釋放速度減慢。隨著pH 值的增大，凝膠結(jié)構(gòu)越來(lái)越不穩(wěn)定，直至分解，藥物分子進(jìn)而很快地?cái)U(kuò)散并釋放出來(lái)。據(jù)此，可以通過(guò)控制溫度和酸堿度，實(shí)現(xiàn)藥物的緩釋或控釋[8]。

囊泡由于在細(xì)胞內(nèi)承擔(dān)著運(yùn)輸?shù)鞍追肿蛹邦w粒物質(zhì)的作用，所以是所有生命的基本構(gòu)建單元。由于其特殊的運(yùn)輸功能，囊泡在藥物/基因輸送系統(tǒng)、生物仿生系統(tǒng)及納米結(jié)構(gòu)材料等方面有許多潛在的應(yīng)用價(jià)值。囊泡改性可以實(shí)現(xiàn)囊泡在藥物輸送方面的應(yīng)用。囊泡的改性一般是通過(guò)共價(jià)鍵將功能基團(tuán)插入囊泡，而共價(jià)鍵的鍵能比較大，因此，利用這種方式對(duì)囊泡進(jìn)行改性效率較低。近幾年，利用非共價(jià)鍵在囊泡表面進(jìn)行修飾得到了很大的關(guān)注[9]。Kim 等合成了一種由葫蘆[6]脲衍生物形成的囊泡[10]。由于葫蘆[6]脲很強(qiáng)的鍵合作用，囊泡的表面能吸引很多的有機(jī)分子或藥物分子，形成穩(wěn)定的包合物。研究發(fā)現(xiàn)，作為熒光探針的FITC-精胺組合配體和葉酸-精胺組合配體通過(guò)精胺與葫蘆[6]脲的超分子作用可連接到囊泡上，顯微鏡下可清楚地看到葉酸細(xì)胞內(nèi)吞人類口腔癌細(xì)胞的現(xiàn)象，而用FITC-精胺修飾的囊泡則觀察不到明顯的內(nèi)吞現(xiàn)象。表明以葫蘆[6]脲衍生物形成的囊泡在藥物的靶向傳輸中將會(huì)有很大用途。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

綜上所述，葫蘆脲由于其獨(dú)特的疏水空腔和極性端口，容易與很多藥物分子形成主客體包合物，在藥物分析、保護(hù)藥物、增加藥物穩(wěn)定性以及藥物傳輸?shù)阮I(lǐng)域已顯示出其優(yōu)越性。在葫蘆脲的特定部位引入功能團(tuán)對(duì)其改性，這些衍生物在保持母體的識(shí)別性能的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)其高效殺菌的嶄新應(yīng)用領(lǐng)域。雖然葫蘆脲藥物化學(xué)近幾年發(fā)展非常迅速，取得了豐碩的成果，但仍然有很多未知的領(lǐng)域需要探索，很多未解決的難題 需要攻克。如以葫蘆脲為主體試劑開(kāi)發(fā)出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的高靈敏度檢測(cè)藥物的新方法，深入研究葫蘆脲對(duì)不同藥物的主客體作用研究，探討不同的分子識(shí)別及分子組裝的機(jī)理，以期對(duì)藥物起到保護(hù)、穩(wěn)定等作用。

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