十元瓜环主客体比率型荧光探针对尼罗替尼的识别和检测

　　摘 要 利用紫外-可见吸收光谱与荧光光谱研究了了十元瓜环(Q[10])与芘衍生物的主客体作用， 并通过量化理论计算了其超分子组装结构。计算结果表明， 客体中的芘分子以头碰头的形式从Q[10]的两端反方向平行进入其疏水大空腔， 形成2∶1的络合物。等温滴定量热实验结果表明， 系列主客体络合反应是焓变驱动。同时， 利用芘荧光基团的特征单体/二聚体荧光发射构建了基于Q[10]主客体组装的比率型荧光探针， 研究结果表明， 此主客体体系在水溶液中对药物分子尼罗替尼具有较好的选择与识别性能， 并在一定浓度范围内具有良好的线性关系， 检出限为7.05 μmol/L。

　　关键词 十元瓜环; 芘类衍生物; 主客体作用; 尼罗替尼; 荧光探针

　　1 引 言

　　尼洛替尼(NL)是强效精准的第二代酪氨酸激酶抑制剂[1]， 对慢性髓性白血病(CML)患者具有较好的治疗作用。NL在CML患者体内主要通过化学反应代谢为分解产物， 在健康人体内则主要以原药的形式存在[2，3]。理论上， 通过监测CML患者体内NL含量能够对其恢复情况进行有效评估[4，5]。NL的检测方法包括液相色谱-质谱联用法(LC-MS)和高效液相色谱法(HPLC)等方法[6，7]。2016年， Yilmaz等[8]利用反相高效薄层色谱法(RP-HPLC)-荧光检测法测定了血浆、尿液和胶囊中NL的含量。以上仪器方法虽然可以对NL定量检测， 但由于所用仪器比较昂贵、检测成本高， 不利于推广。因此， 开发能够快速、简单、低成本测定NL的方法十分重要。

　　基于主客体作用的瓜环荧光探针[9，10]是以瓜环作為受体分子与荧光染料客体通过非共价键作用形成的探针体系， 目标物通过竞争作用取代染料客体分子进入瓜环空腔， 进而改变染料客体分子的荧光发射， 实现目标物质的识别检测。因此， 基于瓜环主客体竞争方法构建的荧光探针具有灵敏度高、选择性好、快速、无损等优点。

　　十元瓜环(Q[10])[11]主要以Q[5]@Q[10]包合物的形式存在， 非常难分离。最近， 研究者发展了一种能够将Q[10]从Q[5]@Q[10]混合物中快速分离的方法[9]。到目前为止， Q[10]是系列瓜环化合物中具有最大空腔的分子[10]， 能包合五元瓜环[11]、金属卟啉[12]、三联吡啶[13]等大尺寸分子[14]。Zhang等[15]利用Q[10]主客体荧光探针实现了Fe3+和Ag+的识别和检测。然而， Q[10]主客体超分子体系作为荧光探针用于分析检测的报道很少。

　　目前， 大多数荧光探针主要通过单一的荧光“关闭”-响应或“开启”-响应的方式进行检测[9]， 由于是单一发射峰的变化， 易受仪器效率、光散射以及微环境的影响。相较而言， 比率型荧光探针由于是采用两个不同波长荧光强度的比值进行识别检测， 因此具有灵敏且不易受外界因素干扰的优点[16，17]。芘及其衍生物具有独特的单体荧光发射峰(37 9和393 nm)和二聚体荧光发射峰(480 nm)[18]的光学性质， 被广泛用于荧光传感及分子标记。但是， 目前尚未有利用荧光光谱法直接检测NL的文献报道。本研究以芘染料客体分子与Q[10]形成的超分子体系为比率型荧光探针(图1)， 实现了水溶液中药物分子NL的荧光检测。检测机理是因为两个芘染料基团能够同时被Q[10]空腔容纳， 形成芘的特征二聚体荧光(480 nm)， NL通过竞争作用取代芘客体分子进入Q[10]空腔， 使客体变成游离分子从而产生单体芘分子荧光(379 nm)， 实现比率荧光法检测NL。

　　2 实验部分

　　2.1 仪器与试剂

　　pHS-3C型pH计(瑞士梅特勒-托利多公司); CaryEclipse荧光光度计(美国瓦里安公司); Agilent 8453型紫外-可见分光光度计(美国安捷伦公司); 等温滴定量热仪(美国TA公司)。金刚烷胺(98%)、芘甲醛(98%)、芘甲胺盐酸盐(G1， 95%) 购自上海阿拉丁试剂公司; NL购自南京奇可医药化工有限公司; 磷酸盐缓冲液(PBS)购自上海泰坦公司。实验用水为超纯水。

　　2.2 主体Q[10]的合成

　　Q[10]是普通瓜环合成中形成的大空腔瓜环(同时生成Q[5]、 Q[6]、 Q[7]、 Q[8]、 Q[10])， 产率较低，且主要以Q[5]@Q[10]包合物的形式存在[11]。由于Q[5]@Q[10]包合物的结合常数比较大， 所以纯Q[10]分离非常困难。本研究通过加入大量金刚烷胺取代Q[5]@Q[10]包合物中的Q[5]分子， 在水中形成金刚烷胺@Q[10]沉淀， 用DMSO加热回流反复提取Q[10]空腔中的金刚烷胺， 得到高纯度的Q[10]。纯Q[10]的 1H NMR谱图见电子版文后支持信息图S1。 1H NMR(400 MHz， 8 mol/L DCl) δ： 3.41 (d， J = 8.4 Hz， 20H)， 3.28 (s， 20H)， 1.96 (d， J = 8.8 Hz， 20H)。

　　2.3 客体G2的合成

　　称取200 mg 1-金刚烷胺盐酸盐和1.6 g NaOH加入到圆底烧瓶中， 加入25 mL无水甲醇， 搅拌成均匀的混悬液， 反应1 h， 抽滤， 滤液转移至100 mL圆底烧瓶中。称取230 mg芘甲醛， 加入20 mL无水甲醇溶解， 将所得溶液滴加到烧瓶中， 在61℃下回流12 h， 冷却至室温， 加入500 mg NaBH4， 60℃回流12 h， 冷却至室温， 减压蒸馏， 得到淡黄色固体。固体用20 mL二氯甲烷溶解， 加入20 mL水萃取， 有机相减压蒸馏， 抽滤、 干燥， 得到250 mg淡黄色固体。将此化合物溶于丙酮， 再滴加HCl制成盐酸盐， 最后得到客体G2[19]。1H NMR(400 MHz， D2O) δ： 8.31 (dd. J=13.8， 7.6 Hz， 2H)， 818 (d， J=8.7 Hz， 1H)， 8.13～8.02 (m， 4H)， 7.69 (dd， J=13.6， 8.7 Hz， 2H)， 4.10 (S， 2H)， 220 (S， 3H)， 1.90 (S， 6H)， 1.75 (d， J=12.0 Hz， 3H)， 1.66 (d， J=12.2 Hz， 3H)。

　　推荐阅读：日用化学工业是几级期刊

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 十元瓜环主客体比率型荧光探针对尼罗替尼的识别和检测

文章地址： http://www.qikanvip.com/huagongshengchan/55137.html