去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠对紫杉醇包合作用的研究

彭献娜,周珊珊,王嘉伟,安 琳

(徐州医科大学 药学院，江苏 徐州 221004)

去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠对紫杉醇包合作用的研究

彭献娜,周珊珊,王嘉伟,安 琳*

(徐州医科大学 药学院，江苏 徐州 221004)

采用紫外分光光度法和荧光光谱法研究去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠对紫杉醇的包合和释放过程，考察了二者物质的量之比、温度等因素对包合作用的影响. 结果显示去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠在一定条件下与紫杉醇可形成稳定的超分子包合物，包合后水溶性明显提高，且随着去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠/紫杉醇物质的量之比的增加，荧光强度明显增强. 去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠今后有望成为紫杉醇类抗肿瘤药物的良好载体.

去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠；紫杉醇；包合；药物载体

紫杉醇(Paclitaxel)是目前最好的抗肿瘤药物之一，对乳腺癌、卵巢癌有明确的治疗作用. 然而，紫杉醇几乎不溶于水(< 4 mg/L)，口服利用度差，其应用受到了极大限制[1-2]，在使用时需要加入聚氧乙烯蓖麻油(Cremphor EL)来助溶，但会产生严重的过敏反应和毒性反应，从而影响抗肿瘤效应[3-6]. 近年来，随着超分子化学在药学领域的迅猛发展，超分子药物载体的研究引起人们的广泛关注. 由吡喃型葡萄糖共价键而成的环状寡糖——环糊精因其外部的羟基具有亲水性，内部醚键具有亲油性，中空部分可包囊脂溶性药物，可用来增加药物的水溶性和稳定性[7-10]. 然而，环糊精和修饰环糊精在诱发溶血活性上还存在一定的问题. 因此，发展新型且可靠的紫杉醇超分子载体具有重要的意义.

杯芳烃(calixarenes)是继冠醚和环糊精后的“第三代超分子”，具有空腔大小可调、构象可变、易于化学修饰等优点. 在杯芳烃骨架上引入亲水基团如磺酸基、季铵盐、氨基酸等得到的水溶性杯芳烃可用于难溶于水的药物如硝苯地平、丙胺卡因、诺氟沙、紫杉醇的载体[11-16]，本课题组前期也开展了杯芳烃对紫杉醇的载药研究[17]. 杯芳烃包结药物，可以保持药物稳定性，提高药物在血液中的有效浓度，增强生物利用度. 由此可见，杯芳烃作为继环糊精之后的一类新型主体化合物正显示出潜在而巨大的药学意义[18]. 去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠是由对叔丁基杯[8]芳烃通过逆傅克反应、酯化、水解而得到的水溶性杯芳烃衍生物，其空腔较杯[4]芳烃更大，水溶性良好. 然而，其对紫杉醇包合作用尚未见文献报道. 因此，本研究将以去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠为载体，通过荧光、紫外-可见光谱分析等方法研究它与紫杉醇的包合作用，探讨浓度、温度等因素对包合作用的影响，为开发新型杯芳烃类超分子药物载体打下坚实的基础.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

去叔丁基杯[8]芳烃乙酸酸钠(按文献[19]报道方法合成)，其结构见图1，实验用水为二次蒸馏去离子水. 其余试剂均为分析纯试剂；F-4600荧光分光光度计(日本岛津公司)；UV-2450型紫外-可见分光光度计(日本岛津公司)；KQ-200KDE型高功率数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司).

图1 去叔丁基杯[8]芳烃乙酸酸钠的分子结构Fig.1 Structure of the calix[8]arene carboxylic sodium

1.2 荧光光谱测定

保持紫杉醇水溶液浓度0.4×10-4mol/L不变，改变去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠与紫杉醇的比例，使二者的物质的量之比分别为0、 1∶4、 1∶3、 1∶2、 1∶1.5、 1∶1、 1.5∶1、 2∶1、 3∶1、 4∶1、 5∶1，超声一定时间后，测试主-客体体系的荧光变化，改变温度测定不同溶液的荧光强度.

1.3 紫外-可见吸收光谱测定

用甲醇萃取去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠-紫杉醇的包合物，分别测定包合物萃取液超声0.5、1、1.5、2 h、2 d后的紫外-可见吸收光谱，并与紫杉醇甲醇萃取液的紫外-可见吸收光谱对照.

2 结果与讨论

2.1 去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠-紫杉醇混合溶液的荧光光谱特性

紫杉醇本身有荧光，通过光谱我们可以发现其最大激发和发射峰分别位于229和311 nm. 测定时，保持溶液中紫杉醇浓度0.4×10-4mol/L不变，将去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠的浓度从0增加至2×10-4mol/L，室温下测定不同溶液的荧光光谱，得到如图2所示荧光光谱曲线.

曲线(a)-(k)中，杯[8]芳烃乙酸钠-紫杉醇的物质的量之比分别为(a)0,(b)1∶4,(c)1∶3,(d)1∶2,(e)1∶1.5,(f)1∶1,(g)1.5∶1,(h)2∶1,(i)3∶1,(j)4∶1,(k)5∶1.图2 紫杉醇及杯[8]芳烃乙酸钠-紫杉醇混合溶液的荧光光谱Fig.2 Fluorescence spectrum of calix[8]arene carboxylic sodium/PTX solutions

由图2可知，随着去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠浓度的增加，荧光强度明显增强，进一步以去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠和紫杉醇的物质的量之比为横坐标，以发射峰的荧光强度为纵坐标，测定了上述溶液分别在25、30、35、40 ℃下的荧光强度，并作出图3所示的折线图.

图3 一定温度下不同物质的量之比去叔丁基杯[8]乙酸钠-紫杉醇混合溶液的荧光光谱Fig.3 Fluorescence spectrum of calix[8]arene carboxylic sodium/PTX solutions under different temperatures

由图3可以看出，温度升高，荧光强度明显增强，升高温度有利于包合过程；一定的温度下，各曲线荧光强度均呈现为先升高到极值，随后降低并逐渐趋于稳定的趋势，当去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠与紫杉醇的物质的量之比较小(<1.0)时，随着物质的量之比的增加，荧光强度明显增强；二者物质的量之比≥1.0时，开始呈现降低的趋势，并随着比值的增多，降低趋势逐渐趋缓，当达到4∶1时基本不变. 分析原因可能为当去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠与紫杉醇的物质的量之比较小(<1.0)时，两者均为单体尚未形成包合物，此处的荧光强度为两者荧光强度的叠加，所以出现了荧光明显增强的现象；当比值继续增大，二者逐渐形成良好的包合物，一部分紫杉醇从聚集体中释放出来，导致荧光强度增强，但紫杉醇不可能完全释放，因此到4∶1后基本不增加. 值得注意的是，荧光强度均强于纯紫杉醇水溶液的荧光强度，说明去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠在一定程度上表现为荧光增敏作用，而这种结果在杯芳烃磺酸钠盐包合药物的相关文献中尚未有过报道.

2.2 去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠与紫杉醇包合物的紫外-可见吸收光谱特性

采用饱和水溶液法、超声法制备了紫杉醇及去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠盐-紫杉醇的包合物，以甲醇萃取包合物，并进行紫外-可见吸收光谱测定，得到如图4所示的图谱.

曲线(a)为饱和紫杉醇甲醇溶液的紫外-可见吸收光谱；曲线(b)，(c)，(d)，(e)分别为杯[8]芳烃乙酸钠-紫杉醇包合物溶液经甲醇萃取后超声0.5、1、1.5、2 h的紫外-可见吸收光谱；曲线(f)为曲线(e)溶液放置2 d后的紫外-可见吸收光谱.图4 不同条件下甲醇-紫杉醇萃取液的紫外-可见吸收光谱Fig.4 UV-Vis spectrum of methanol-PTX solutions under different conditions

图4显示去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠-紫杉醇的甲醇萃取液中，紫杉醇的紫外吸光强度均高于直接从饱和紫杉醇水溶液中萃取得到的紫杉醇甲醇溶液，且随着超声时间的增加而增大. 由此可见，去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠-紫杉醇形成包合物后，紫杉醇的水溶性得到改善. 此外，包合物萃取液的紫外吸光强度的增强趋势在超声1.5 h后渐缓，超声2 h没有明显变化，说明大部分紫杉醇已经从包合物溶液中释放出来. 将超声2 h后的包合物萃取液放置2 d后再进行紫外-可见吸收光谱测定时，我们惊喜地发现其曲线3f基本和超声0.5 h的图谱曲线3b吻合，很显然紫杉醇和去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠又形成了稳定的包合物.

3 结论

去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠对紫杉醇有很好的荧光增敏作用，且能形成稳定的超分子包合物，包合后水溶性明显提高. 去叔丁基杯[8]芳烃乙酸钠今后有望成为新一代紫杉醇药物载体.

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[责任编辑：张普玉]

Study on the inclusion of calix[8]arene carboxylic sodium with paclitaxel

PENG Xianna, ZHOU Shanshan, WANG Jiawei, AN Lin*

(CollegeofPharmacy,XuzhouMedicalUniversity,Xuzhou221004,Jiangsu,China)

Via UV and fluorescence spectrometry methods, the inclusion and release of calix[8]arene carboxylic sodium to the Paclitaxel were explored. The influence of the molar ratio of the concentration and temperature were investigated. The results indicate that the stable calix[8]arene carboxylic sodium-Paclitaxel inclusion complex could be formed under certain conditions and the water soluability of Pacltaxel was also improved. The fluorescent strength was evidently increased with the increase of the molar ratio of calix[8]arene carboxylic sodium to the Paclitaxel. In the future, the calix[8]arene carboxylic sodium would be the potent carriers of the Paclitaxel drugs.

calix[8]arene carboxylic sodium; paclitaxel; inclusion; drug carriers

2017-01-17.

徐州医科大学研究生科研与实践创新项目(2015YKYCX013)

彭献娜(1991-)，女，硕士生，研究方向：有机药物合成.*

，E-mail:anlinhx@sina.com.

O657.32；R694.49

A

1008-1011(2017)04-0453-04