有機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,結合Monte Carlo計算模擬以及凝膠滲透色譜(GPC)等分析方法,對環(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、高分子的降解動力學以及降解機理等進行了系統(tǒng)的研究,主要取得以下結果： 1.利用溶液2D-ROESY譜、13C固體高分辨譜及自擴散系數(shù)測量等核磁共振技術,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。結果表明,包合物

2、的形成不僅和主客體分子的疏水性強弱有關,同時還和體系中主體的空腔大小,客體的基團大小有關。通過ROESY實驗結果可以確定包合物形成與否,進而通過測量不同比例下客體分子自擴散系數(shù)的變化,計算出包合物結合與解離的平衡常數(shù),以此為基礎對藥物包裹體系在實現(xiàn)緩釋方面的應用方式進行了探討。 2.首次通過對自擴散系數(shù)測量方法的修飾,結合實時氫譜測量對可降解基因載體-交聯(lián)聚乙烯亞胺衍生物的動態(tài)降解過程進行了系統(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依賴性；通過液體二維核磁譜結果還得出降解前后的分子結構信息并確定降解位點。利用-維加權擴散實驗觀察降解過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程顯示出了兩個階段,結合實時1H譜結果,推測這是由于在堿性情況下分子間發(fā)生了明顯積聚；而在中性和酸性兩種情況下積聚不顯著,最后結合Monte Carlo模擬結果發(fā)現(xiàn)只有中性情況下符合隨機降解模型,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(PFG)等磁共振技術結合反拉普拉斯變換方法和MonteCarlo模擬對另一基因載體聚谷氨酸動態(tài)降解過程進行了系統(tǒng)研究。不但完成了對聚合物在酸性條件下降解前后的結構變化的觀測,而且通過PFG技術發(fā)現(xiàn)聚谷氨酸降解過程中,其任一時間點的自擴散實驗中信號強度變化均呈非指數(shù)衰減,需通過一個延伸型的指數(shù)函數(shù)進行擬合,通過對擬合得到的函數(shù)進行反拉普拉斯變換后可以得到體系中的擴散系數(shù)分布圖,進一步可以推導出在任意降解時間點上

5、的聚合物分子量分布。結果發(fā)現(xiàn),在降解過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,這一結果與GPC實驗結果完全吻合,而且從PFG實驗中得到的平均分子量變化趨勢和隨機斷裂方式下的Monte Carlo模擬實驗結果十分吻合,據(jù)此可以認為聚合物的降解是一個隨機斷裂的過程。該部分的實驗結果表明,結合自擴散系數(shù)測量和反拉普拉斯變換有望成為一種測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用到聚合物/DNA復合物

6、體系,觀察復合物體系中不同N/P比對其相互作用和相結構的影響,研究表明N/P比的變化對聚乙烯亞胺/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的情況下對復合物中DNA的微觀尺度沒有明顯影響；通過氫的自旋擴散實驗,首次測得在PEI/DNA復合物體系中DNA相尺寸的大小,并發(fā)現(xiàn)在體系中N/P比達到3以上的復合物中DNA和PEI達到了分子水平上的相容。 從發(fā)展新的核磁共

7、振方法,拓展核磁技術應用范圍的角度來看,本文首次提出了采用一維脈沖梯度場技術快速測量降解過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實驗結果進行了關聯(lián)分析,從而不僅可以實時觀測體系分子量的變化,而且可以對體系的降解機理進行深入分析；首次將延伸型指數(shù)函數(shù)引入對自擴散曲線的擬合,并通過反拉普拉斯變換,建立了一種實時測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復合物體系的研