有機(jī)藥物分子包合體系及基因藥物傳遞體系的核磁共振研究.pdf

1、本文利用液體和固體核磁共振技術(shù),結(jié)合Monte Carlo計(jì)算模擬以及凝膠滲透色譜(GPC)等分析方法,對(duì)環(huán)糊精/藥物分子包合物體系、高分子基因載體及其與DNA的復(fù)合物體系中不同組分間的相互作用和相容性、高分子的降解動(dòng)力學(xué)以及降解機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要取得以下結(jié)果： 1.利用溶液2D-ROESY譜、13C固體高分辨譜及自擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量等核磁共振技術(shù),研究了環(huán)糊精(CD)和α-萘乙酸等藥物分子包合物的相互作用。結(jié)果表明,包合物

2、的形成不僅和主客體分子的疏水性強(qiáng)弱有關(guān),同時(shí)還和體系中主體的空腔大小,客體的基團(tuán)大小有關(guān)。通過(guò)ROESY實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以確定包合物形成與否,進(jìn)而通過(guò)測(cè)量不同比例下客體分子自擴(kuò)散系數(shù)的變化,計(jì)算出包合物結(jié)合與解離的平衡常數(shù),以此為基礎(chǔ)對(duì)藥物包裹體系在實(shí)現(xiàn)緩釋方面的應(yīng)用方式進(jìn)行了探討。 2.首次通過(guò)對(duì)自擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法的修飾,結(jié)合實(shí)時(shí)氫譜測(cè)量對(duì)可降解基因載體-交聯(lián)聚乙烯亞胺衍生物的動(dòng)態(tài)降解過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。發(fā)現(xiàn)基因載體聚合物在不同p

3、H值條件下降解的速度有明顯差別,具有高度的pH依賴(lài)性；通過(guò)液體二維核磁譜結(jié)果還得出降解前后的分子結(jié)構(gòu)信息并確定降解位點(diǎn)。利用-維加權(quán)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)觀察降解過(guò)程中聚合物表觀分子量的變化,發(fā)現(xiàn)在堿性情況下聚合物降解過(guò)程顯示出了兩個(gè)階段,結(jié)合實(shí)時(shí)1H譜結(jié)果,推測(cè)這是由于在堿性情況下分子間發(fā)生了明顯積聚；而在中性和酸性?xún)煞N情況下積聚不顯著,最后結(jié)合Monte Carlo模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有中性情況下符合隨機(jī)降解模型,而酸性條件則需要其他的降解模型解釋。

4、 3.利用脈沖梯度場(chǎng)(PFG)等磁共振技術(shù)結(jié)合反拉普拉斯變換方法和MonteCarlo模擬對(duì)另一基因載體聚谷氨酸動(dòng)態(tài)降解過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)研究。不但完成了對(duì)聚合物在酸性條件下降解前后的結(jié)構(gòu)變化的觀測(cè),而且通過(guò)PFG技術(shù)發(fā)現(xiàn)聚谷氨酸降解過(guò)程中,其任一時(shí)間點(diǎn)的自擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)中信號(hào)強(qiáng)度變化均呈非指數(shù)衰減,需通過(guò)一個(gè)延伸型的指數(shù)函數(shù)進(jìn)行擬合,通過(guò)對(duì)擬合得到的函數(shù)進(jìn)行反拉普拉斯變換后可以得到體系中的擴(kuò)散系數(shù)分布圖,進(jìn)一步可以推導(dǎo)出在任意降解時(shí)間點(diǎn)上

5、的聚合物分子量分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在降解過(guò)程中隨著聚合物平均分子量的降低,體系中的分子量分布不斷變寬,這一結(jié)果與GPC實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合,而且從PFG實(shí)驗(yàn)中得到的平均分子量變化趨勢(shì)和隨機(jī)斷裂方式下的Monte Carlo模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分吻合,據(jù)此可以認(rèn)為聚合物的降解是一個(gè)隨機(jī)斷裂的過(guò)程。該部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,結(jié)合自擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量和反拉普拉斯變換有望成為一種測(cè)量高分子分子量分布具有普適性的新方法。 4.首次將固體核磁共振應(yīng)用到聚合物/DNA復(fù)合物

6、體系,觀察復(fù)合物體系中不同N/P比對(duì)其相互作用和相結(jié)構(gòu)的影響,研究表明N/P比的變化對(duì)聚乙烯亞胺/DNA基因遞送體系分子水平上相互作用有著很大的影響；另外,還發(fā)現(xiàn)不同分子量的聚乙烯亞胺聚合物載體在N/P比為3的情況下對(duì)復(fù)合物中DNA的微觀尺度沒(méi)有明顯影響；通過(guò)氫的自旋擴(kuò)散實(shí)驗(yàn),首次測(cè)得在PEI/DNA復(fù)合物體系中DNA相尺寸的大小,并發(fā)現(xiàn)在體系中N/P比達(dá)到3以上的復(fù)合物中DNA和PEI達(dá)到了分子水平上的相容。 從發(fā)展新的核磁共

7、振方法,拓展核磁技術(shù)應(yīng)用范圍的角度來(lái)看,本文首次提出了采用一維脈沖梯度場(chǎng)技術(shù)快速測(cè)量降解過(guò)程中聚合物的分子量變化的新方法；并首次將Monte Carlo模擬與PFG實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析,從而不僅可以實(shí)時(shí)觀測(cè)體系分子量的變化,而且可以對(duì)體系的降解機(jī)理進(jìn)行深入分析；首次將延伸型指數(shù)函數(shù)引入對(duì)自擴(kuò)散曲線(xiàn)的擬合,并通過(guò)反拉普拉斯變換,建立了一種實(shí)時(shí)測(cè)量聚合物體系分子量分布的新方法；首次將固體核磁共振的研究方法,引入聚合物/DNA復(fù)合物體系的研