彭獻(xiàn)娜,周珊珊,王嘉偉,安 琳

(徐州醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 徐州 221004)

去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉對(duì)紫杉醇包合作用的研究

彭獻(xiàn)娜,周珊珊,王嘉偉,安 琳*

(徐州醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 徐州 221004)

采用紫外分光光度法和熒光光譜法研究去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉對(duì)紫杉醇的包合和釋放過(guò)程，考察了二者物質(zhì)的量之比、溫度等因素對(duì)包合作用的影響. 結(jié)果顯示去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉在一定條件下與紫杉醇可形成穩(wěn)定的超分子包合物，包合后水溶性明顯提高，且隨著去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉/紫杉醇物質(zhì)的量之比的增加，熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng). 去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉今后有望成為紫杉醇類(lèi)抗腫瘤藥物的良好載體.

去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉；紫杉醇；包合；藥物載體

紫杉醇(Paclitaxel)是目前最好的抗腫瘤藥物之一，對(duì)乳腺癌、卵巢癌有明確的治療作用. 然而，紫杉醇幾乎不溶于水(< 4 mg/L)，口服利用度差，其應(yīng)用受到了極大限制[1-2]，在使用時(shí)需要加入聚氧乙烯蓖麻油(Cremphor EL)來(lái)助溶，但會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng)和毒性反應(yīng)，從而影響抗腫瘤效應(yīng)[3-6]. 近年來(lái)，隨著超分子化學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，超分子藥物載體的研究引起人們的廣泛關(guān)注. 由吡喃型葡萄糖共價(jià)鍵而成的環(huán)狀寡糖——環(huán)糊精因其外部的羥基具有親水性，內(nèi)部醚鍵具有親油性，中空部分可包囊脂溶性藥物，可用來(lái)增加藥物的水溶性和穩(wěn)定性[7-10]. 然而，環(huán)糊精和修飾環(huán)糊精在誘發(fā)溶血活性上還存在一定的問(wèn)題. 因此，發(fā)展新型且可靠的紫杉醇超分子載體具有重要的意義.

杯芳烴(calixarenes)是繼冠醚和環(huán)糊精后的“第三代超分子”，具有空腔大小可調(diào)、構(gòu)象可變、易于化學(xué)修飾等優(yōu)點(diǎn). 在杯芳烴骨架上引入親水基團(tuán)如磺酸基、季銨鹽、氨基酸等得到的水溶性杯芳烴可用于難溶于水的藥物如硝苯地平、丙胺卡因、諾氟沙、紫杉醇的載體[11-16]，本課題組前期也開(kāi)展了杯芳烴對(duì)紫杉醇的載藥研究[17]. 杯芳烴包結(jié)藥物，可以保持藥物穩(wěn)定性，提高藥物在血液中的有效濃度，增強(qiáng)生物利用度. 由此可見(jiàn)，杯芳烴作為繼環(huán)糊精之后的一類(lèi)新型主體化合物正顯示出潛在而巨大的藥學(xué)意義[18]. 去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉是由對(duì)叔丁基杯[8]芳烴通過(guò)逆傅克反應(yīng)、酯化、水解而得到的水溶性杯芳烴衍生物，其空腔較杯[4]芳烴更大，水溶性良好. 然而，其對(duì)紫杉醇包合作用尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道. 因此，本研究將以去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉為載體，通過(guò)熒光、紫外-可見(jiàn)光譜分析等方法研究它與紫杉醇的包合作用，探討濃度、溫度等因素對(duì)包合作用的影響，為開(kāi)發(fā)新型杯芳烴類(lèi)超分子藥物載體打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

去叔丁基杯[8]芳烴乙酸酸鈉(按文獻(xiàn)[19]報(bào)道方法合成)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾去離子水. 其余試劑均為分析純?cè)噭?；F-4600熒光分光光度計(jì)(日本島津公司)；UV-2450型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(日本島津公司)；KQ-200KDE型高功率數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司).

圖1 去叔丁基杯[8]芳烴乙酸酸鈉的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of the calix[8]arene carboxylic sodium

1.2 熒光光譜測(cè)定

保持紫杉醇水溶液濃度0.4×10-4mol/L不變，改變?nèi)ナ宥』璠8]芳烴乙酸鈉與紫杉醇的比例，使二者的物質(zhì)的量之比分別為0、 1∶4、 1∶3、 1∶2、 1∶1.5、 1∶1、 1.5∶1、 2∶1、 3∶1、 4∶1、 5∶1，超聲一定時(shí)間后，測(cè)試主-客體體系的熒光變化，改變溫度測(cè)定不同溶液的熒光強(qiáng)度.

1.3 紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定

用甲醇萃取去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉-紫杉醇的包合物，分別測(cè)定包合物萃取液超聲0.5、1、1.5、2 h、2 d后的紫外-可見(jiàn)吸收光譜，并與紫杉醇甲醇萃取液的紫外-可見(jiàn)吸收光譜對(duì)照.

2 結(jié)果與討論

2.1 去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉-紫杉醇混合溶液的熒光光譜特性

紫杉醇本身有熒光，通過(guò)光譜我們可以發(fā)現(xiàn)其最大激發(fā)和發(fā)射峰分別位于229和311 nm. 測(cè)定時(shí)，保持溶液中紫杉醇濃度0.4×10-4mol/L不變，將去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉的濃度從0增加至2×10-4mol/L，室溫下測(cè)定不同溶液的熒光光譜，得到如圖2所示熒光光譜曲線.

曲線(a)-(k)中，杯[8]芳烴乙酸鈉-紫杉醇的物質(zhì)的量之比分別為(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.圖2 紫杉醇及杯[8]芳烴乙酸鈉-紫杉醇混合溶液的熒光光譜Fig.2 Fluorescence spectrum of calix[8]arene carboxylic sodium/PTX solutions

由圖2可知，隨著去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉濃度的增加，熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，進(jìn)一步以去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉和紫杉醇的物質(zhì)的量之比為橫坐標(biāo)，以發(fā)射峰的熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，測(cè)定了上述溶液分別在25、30、35、40 ℃下的熒光強(qiáng)度，并作出圖3所示的折線圖.

圖3 一定溫度下不同物質(zhì)的量之比去叔丁基杯[8]乙酸鈉-紫杉醇混合溶液的熒光光譜Fig.3 Fluorescence spectrum of calix[8]arene carboxylic sodium/PTX solutions under different temperatures

由圖3可以看出，溫度升高，熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，升高溫度有利于包合過(guò)程；一定的溫度下，各曲線熒光強(qiáng)度均呈現(xiàn)為先升高到極值，隨后降低并逐漸趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，當(dāng)去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉與紫杉醇的物質(zhì)的量之比較小(<1.0)時(shí)，隨著物質(zhì)的量之比的增加，熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)；二者物質(zhì)的量之比≥1.0時(shí)，開(kāi)始呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，并隨著比值的增多，降低趨勢(shì)逐漸趨緩，當(dāng)達(dá)到4∶1時(shí)基本不變. 分析原因可能為當(dāng)去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉與紫杉醇的物質(zhì)的量之比較小(<1.0)時(shí)，兩者均為單體尚未形成包合物，此處的熒光強(qiáng)度為兩者熒光強(qiáng)度的疊加，所以出現(xiàn)了熒光明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象；當(dāng)比值繼續(xù)增大，二者逐漸形成良好的包合物，一部分紫杉醇從聚集體中釋放出來(lái)，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，但紫杉醇不可能完全釋放，因此到4∶1后基本不增加. 值得注意的是，熒光強(qiáng)度均強(qiáng)于純紫杉醇水溶液的熒光強(qiáng)度，說(shuō)明去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉在一定程度上表現(xiàn)為熒光增敏作用，而這種結(jié)果在杯芳烴磺酸鈉鹽包合藥物的相關(guān)文獻(xiàn)中尚未有過(guò)報(bào)道.

2.2 去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉與紫杉醇包合物的紫外-可見(jiàn)吸收光譜特性

采用飽和水溶液法、超聲法制備了紫杉醇及去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉鹽-紫杉醇的包合物，以甲醇萃取包合物，并進(jìn)行紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定，得到如圖4所示的圖譜.

曲線(a)為飽和紫杉醇甲醇溶液的紫外-可見(jiàn)吸收光譜；曲線(b)，(c)，(d)，(e)分別為杯[8]芳烴乙酸鈉-紫杉醇包合物溶液經(jīng)甲醇萃取后超聲0.5、1、1.5、2 h的紫外-可見(jiàn)吸收光譜；曲線(f)為曲線(e)溶液放置2 d后的紫外-可見(jiàn)吸收光譜.圖4 不同條件下甲醇-紫杉醇萃取液的紫外-可見(jiàn)吸收光譜Fig.4 UV-Vis spectrum of methanol-PTX solutions under different conditions

圖4顯示去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉-紫杉醇的甲醇萃取液中，紫杉醇的紫外吸光強(qiáng)度均高于直接從飽和紫杉醇水溶液中萃取得到的紫杉醇甲醇溶液，且隨著超聲時(shí)間的增加而增大. 由此可見(jiàn)，去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉-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強(qiáng)度的增強(qiáng)趨勢(shì)在超聲1.5 h后漸緩，超聲2 h沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明大部分紫杉醇已經(jīng)從包合物溶液中釋放出來(lái). 將超聲2 h后的包合物萃取液放置2 d后再進(jìn)行紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定時(shí)，我們驚喜地發(fā)現(xiàn)其曲線3f基本和超聲0.5 h的圖譜曲線3b吻合，很顯然紫杉醇和去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉又形成了穩(wěn)定的包合物.

3 結(jié)論

去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉對(duì)紫杉醇有很好的熒光增敏作用，且能形成穩(wěn)定的超分子包合物，包合后水溶性明顯提高. 去叔丁基杯[8]芳烴乙酸鈉今后有望成為新一代紫杉醇藥物載體.

[1] ZHANG W, SHI Y, CHEN Y, et al. Enhanced antitumor efficacy by Paclitaxel-loaded Pluronic P123/F127 mixed micelles against non-small cell lung cancer based on passive tumor targeting and modulation of drug resistance [J]. European Journal of Pharmaceutical and Biopharmaceutics, 2010, 75(3): 341-353.

[2] YANASARN N, SLOAT B R, CUI Z. Nanoparticles engineered from lecithin-in-water emulsions as a potential delivery system for docetaxel [J]. International Journal of Pharmaceutics, 2009, 379(1): 174-180.

[3] 李世偉, 季楚舒, 何義富. 紫杉醇方案治療晚期食管癌的臨床研究進(jìn)展 [J]. 安徽醫(yī)藥, 2012, 16(11): 1561-1563.

LI S W, JI C S, HE Y F. Clinical research progress on paclitaxel in the treatment of advanced esophageal cancer [J]. Anhui Medical and Pharmaceutical Journal, 2012, 16(11): 1561-1563.

[4] PARK J H, PARK J H, HUR H J, et al. Effects of silymarin and formulation on the oral bioavailability of paclitaxel in rats [J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2012, 45(3): 296-301.

[5] 陳小歡, 許杜娟, 夏泉, 等. 反相高效液相色譜法測(cè)定人血漿中紫杉醇的濃度 [J]. 安徽醫(yī)藥, 2012, 16(1): 35-37.

CHEN X H, XU D J, XIA Q, et al. Derermination of paclitaxel in human plasma by reverse phasehigh performance liquid chromatography [J]. Anhui Medical and Pharmaceutical Journal, 2012, 16(1): 35-37.

[6] SINGLA A K, GARG A, AGGARWAL D. Paclitaxel and its formulations [J]. International Journal of Pharmaceutics, 2002, 235(1/2): 179-192.

[7] MOGNETTI B, BARBERIS A, MARINO S, et al. In vitro enhancement of anticancer activity of paclitaxel by a Cremophor free cyclodextrin-based nanosponge formulation [J]. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 2012, 74(1/4): 201-210.

[8] YU S L, ZHANG Y J, WANG X, et al. Synthesis of paclitaxel-conjugatedβ-cyclodextrin polyrotaxane and its antitumor activity [J]. Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52(28): 7272-7277.

[9] HE H M, CHEN S, ZHOU J Z, et al. Cyclodextrin-derived pH-responsive nanoparticles for delivery of paclitaxel [J]. Biomaterials, 2013, 34(21): 5344-5358.

[10] 羅見(jiàn)春, 陳學(xué)梁, 張景勍, 等. 紫外分光光度法測(cè)定紫杉醇羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的包合率 [J]. 激光雜志, 2014, 35(6): 66-67.

LUO J C, CHEN X L, ZHANG J Q, et al. Derermination of complexation rate of paclitaxel hydroxypropyl-β-cyclodextrin by UV spectrophotometry [J]. Laser Journal, 2014, 35(6): 66-67.

[11] ZHOU Y, LI H, YANG Y W. Controlled drug delivery systems based on calixarenes [J]. Chinese Chemical Letters, 2015, 26(7): 825-828.

[12] YANG W Z, OTTO D P, LIEBENBERG W, et al. Effect of para-sulfonato-calix[n]arenes on the solubility, chemical stability, and bioavailability of a water insoluble drug nifedipine [J]. Current Drug Discovery Technologies, 2008, 5(2): 129-139.

[13] De SOUSA S M R, FERNANDES S A, De ALMEIDA W B, et al. Theoretical investigation on the molecular inclusion process of prilocaine intop-sulfonic acid calix [6] arene [J]. Chemical Physics Letters, 2016, 646: 52-55.

[14] CHEN M X, LI T, PENG S, et al. Supramolecular nanocapsules from the self-assembly of amphiphilic calixarene as a carrier for paclitaxel [J]. New Journal of Chemistry, 2016, 40(12): 9923-9929.

[15] WEEDEN C, HARTLIEB K J, LIM L Y. Preparation and physicochemical characterization of a novel paclitaxel-loaded amphiphilic aminocalixarene nanoparticle platform for anticancer chemo- therapy [J]. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 2012, 64(10): 1403-1411.

[16] ZHAO Z M, WANG Y, HAN J, et al. Preparation and characterization of amphiphilic calixarene nanoparticles as delivery carriers for paclitaxel [J]. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 2015, 63(3): 180-186.

[17] MO J, EGGERS P K, YUAN Z, et al. Paclitaxel-loaded phosphonated calixarene nanovesicles as a modular drug delivery platform [J]. Scientific Reports, 2016, 6: 23489.

[18] UKHATSKAYA E V, KURKOV S V, MATTHEWS S E, et al. Antifungal drug solubilizing activity and self-aggregation ability of cationic aminocalix [4] arene in comparison to SBEβCD: effect of addition of water-soluble polymer [J]. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 2014, 79(1/2): 47-55.

[19] NIMSE S B, KIM J, TA V T, et al. New water-soluble iminecalix [4] arene with a deep hydrophobic cavity [J]. Tetrahedron Letters, 2009, 50(52): 7346-7350.

[責(zé)任編輯：張普玉]

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.

徐州醫(yī)科大學(xué)研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目(2015YKYCX013)

彭獻(xiàn)娜(1991-)，女，碩士生，研究方向：有機(jī)藥物合成.*

，E-mail:anlinhx@sina.com.

O657.32；R694.49

A

1008-1011(2017)04-0453-04