VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK Biczók László, Miskolczy Zsombor, Megyesi Mónika, Harangozó József Gábor
MTA Természettudományi Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet
Hordozóanyaghoz kötődés fluoreszcenciás vizsgálata Ionos természetes polimerek kondroitin szulfát dextrán szulfát kitozán, DNS
Kukurbiturilok
Szulfonátokalixarének
CÉL: Oldhatóság növelés Késleltetett, szabályozott felszabadulás Stabilitás növelés Fluoreszcenciás sajátságok megváltoztatása Külső hatásra reagáló szupramolekuláris szerkezetek
Vizsgált gyógyhatású vegyületek
Berberin
500-szoros fluoreszcenciaintenzitás növekedés Kinetika nem ismert 5
Nagyon gyors
Híg oldatok Nehéz detektálni Fotokémiai stabilitás
4
Intenzitás
Vérehulló fecskefű
7
3
1
K = 2x10 dm mol
3 2 1 0
[Berberin]=0,52 mol dm3 0
1
2
3 4 [CB7] / M
5
6
Beékelődés kinetikája B + CB7
k2
B-CB7 [CB7] 1.29 M 0.54 M 0.29 M
0.8
k=A exp(-Ea/RT)
0.22 M 8
0.6
0.15 M
0.4
[Berberin] = 0.23 M
0.07 M
0.2
0.04 M 0.0 0
1
2 3 Time / s
4
5
log10 (k1/M1s1)
Intensity at 500 nm
1.0
k1 = 8.8x106 dm3mol1s1 k2 = 0.16 s1 283 K-en
7
8 7
beékelődés
6
6
1
1
disszociáció
0
-1 3.1
0
log10 (k2/s1)
k1
-1 3.2
3.3 3.4 3.5 1 1 1000 T / K
3.6
Berberin kötődés cucurbit[8]urilba 283 K -en
Három független kísérleti technika együttes kiértékelése K / dm3 mol1 DH0/ kJ mol1 DS0/ J mol1 K1
kbe/dm3 mol1s1 kki/ s1
BCB8
16.8 × 106
25
50
64 × 106
3.8
2BCB8
8.3 × 106
69
110
5.0 × 106
0.6
Exotermebb folyamat lassabb
Szangvinarin természetes pH indikátor inaktív
biologiailag aktív forma + H+
+ OH
+
0.9
0.9
0.6
3.69
0.3
0.0
4
6
pH
CB7 gátolja az OH nukleofil addícióját
8
10
12
0.6
0.4
0M
100 M CB7
0.3 0.0 400
0.2
0.0
2
Intenzitás
CB7 Abszorbancia
OH
Abszorbancia / Fluoreszc. Intenzitás
Sanguinaria canadensis
300
500 600 700 Hullámhossz / nm
400 Hullámhossz / nm
500
Kukurbit[7]uril üregébe ékelődés lassítja a fotooxidációt
N O O
OH
CH3
h, O2
O N O O
CH3
O
Oxiszangvinarin
Szelektív reakció A fotooxidációt a fluoreszcencia intenzitásának csökkenése alapján követtük. Másodrendű kinetika.
3
12
1.0 0.8
840 M1s1 8 4
270 M1s1
0.6 0
0
0.4 0.2
10 20 30 40 50 60 Besugárzási idõ / perc
0 M CB7
0.0
0
Több mint 3-szoros reakciósebesség csökkenés 0.8 mmol/dm3 CB7 jelenlétében. 1:1 komplex kukurbit[7]urillal
[CB7]= 0, 0.4, 0.8 mol/dm 1/Intenzitás
O
pH 12,8
O
Fluoreszc. intenzitás 480 nm-en
O
K=250 M1
10
20
Besugárzási idõ / perc
< 20% kötődött hatékony inhibíció
30
Fotooxidáció mechanizmusa Bengál vörös jelentősen gyorsítja a fotooxidációt. Szinglett oxigén fontos szerepet játszik a reakcióban.
Triplett bengál vörös + O2
alapállapotú bengál vörös + 1O2( 1Dg)
1
1
O2(D
- O 2
Elektronátadás
O2 (D
- H+
- O -H 2
Elektronátadás
Más alkaloidok fotooxidációja is hasonló mechanizmusú.
pH 6
0.3
2 negatív töltés / monomer
282 nm
0.30 0.12
420 nm
0.06 0.00
OCH 3
0 5 10 15 20 [Kondroitin-szulfát] / M
OCH 3
0.2
0.36
CH 3O
0.1
0.0
Kondroitin-6-szulfát Cápa porcból
N +
CH 3O
CH 3
n ≈ 100
CH3
250
300
350 / nm
400
450
Polimer elősegíti a koralin dimerizációját.
COO protonálódása gátolja a dimer képződését. Sav koralin felszabadulást okoz.
1:2 komplex
0.4 a2 / (a1+a2)
2:1 komplex t2 = 58 ns 1:1 komplex t1 = 9.7 ns
pH = 6
0.5
a2 / (a1 +a2)
Abszorbancia
0.4
Abszorbancia
Koralin pH-függő felszabadulása poliszaharidból
0.3
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
pH = 6 pH = 2 0
0.2
4
8
12
[Kondroitin] / [Koralin]
0.1 0.0
16
pH = 2 0
1000
2000
1:1 komplex 3000
4000
[Kondroitin] / [Koralin]
5000
Szulfonátokalixarénekhez több koralin molekula is kötődhet 3.2 M koralin + SCX4 pH 2 0.6 1.2
0.4
DI
Abszorbancia
SCX4 0 - 21 M
0.6
4:1
0.2 0.0 1.8
0.0
1.0
350 400 / nm
450
DI
300
SCX4 0 - 370 M
SCX6
0.9
6:1
0.0
0.8
1.0
SCX8
DI
Intenzitás
SCX4
0.6
0.5
8:1
0.4 0.0
0.2 0.0 400
0.0
500
/ nm
600
700
0.2
0.4
0.6
0.8
XCor
[koralin]+[SCXn]=10 M
1.0
Önszerveződéssel képződő nanorészecske Dinamikus fényszórás pH 4 590 M kitozán
Intenzitás
20
CH3
Koralin
600
Átmérõ / nm
Hatóanyagot hordoz
5
100
4-Szulfonátokalix[n]arén Polimer láncokat összeköt
10
0
n = 4, 6, 8
Kitozán
36 M SCX8
15
101 102 103 Átmérõ / nm
104
590 M kitozán
400 200 0 0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
[SCX8] / [ChA]
Ultracentrifugálás után a folyadékfázisban elhanyagolható mennyiségű koralin. [Koralin]/[SCX8] = 1.7 arányig stabil nanorészecske.
Összefoglalás •
A vizsgált alkaloidok kedvező fluoreszcenciás sajátságai lehetővé tették CBn üregébe épülés kinetikájának és termodinamikájának felderítését.
•
CB7 stabilizálja a szangvinarin biológiailag aktív kationos formáját, gátolja az OH addíciót és a fotooxidációt.
•
Kondroitin-szulfáthoz kötött koralin pH csökkentés hatására felszabadul
•
Szulfonátokalixarének annyi koralint képesek megkötni, amennyi szulfonátcsoportot tartalmaznak.
•
Módszert dolgoztunk ki koralint hordozó nanorészecskék előállítására kitozán és szulfonátokalixarén spontán önszerveződését felhasználva.
MISKOLCZY ZSOMBOR, MEGYESI MÓNIKA, HARANGOZÓ JÓZSEF GÁBOR VÉRONIQUE WINTGENS CATHERINE AMIEL CNRS East Paris Institute of Chemistry and Materials Science
HELMUT GÖRNER Max-Planck-Institute for Bioinorganic Chemistry, Mülheim an der Ruhr
OTKA K104201, MTA-CNRS és MTA-DFG projektek
