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随着组合化学的发展,每年都有成千上万的候选药物被合成,而这些候选药物在进入市场之前都需要经过筛选以及药理学性质的研究。数量如此之大的候选药物使药物研发人员面临着巨大的挑战,因此如何对药物进行快速、高通量的筛选成为药物研发的一个关键问题。近十几年发展起来的生物膜色谱法由于具有分离与药效学评价的双重性能,成为药物筛选的一大亮点。
由于天然生物膜受到活性、稳定性和重复性的限制,使得生物膜色谱法的应用存在一定的局限性。因此发展一些模拟生物膜的色谱法模型或更好的固定化天然生物膜的方法,对于药物筛选是非常必要也是迫切的。本论文旨在建立一些新的模拟生物膜色谱法模型或细胞膜固定化方法从而对药物的药理性能进行预测,具体工作可概括如下:
1)应用胶束液相色谱体系模拟生物膜,对药物的药理活性进行了预测。
①通过比较各种不同类型的表面活性剂组成的胶束液相色谱体系,发现药物在非离子型表面活性剂Brij35组成的胶束液相色谱中的保留与药物的醇一水分配系数(log P)具有较好的线性相关性。在此基础之上,建立了药物在该体系中的保留因子与其醇一水分配系数之间的数学模型,根据所建立的模型方程,对几种本实验室合成的潜在药物的log P进行了预测,所预测的结果与计算机模拟计算的结果Clog P间具有较好的线性相关性,说明该方法可作为药物疏水性评价的色谱模型来预测药物的log P,而且该模型具有简单、重复性好,对样品纯度要求低等优点,有望在药物的初步筛选中提供重要的参考信息。
②基于十二烷基二甲基甜菜碱型表面活性剂(BS-12)在水溶液中形成的胶束类似受体蛋白的这一特点,建立了一种新型的两性离子表面活性剂组成的胶束液相色谱体系-BS-12胶束液相色谱来模拟蛋白柱,预测药物与蛋白的结合情况。通过比较药物在BS-12胶束液相色谱中的保留与其在牛血清白蛋白(BSA)柱中的保留,发现同类药物在这两个色谱体系中的保留具有较好的线性相关性,由此我们建立了药物的定量保留-蛋白结合相关关系模型方程,然后根据这种相关关系对两类已知药物及本实验室合成的潜在药物的蛋白结合率进行了预测,预测结果与蛋白柱中所得结果一致。该方法的建立,为简单、快速预测药物的蛋白结合情况提供了一种切实可行的手段,可望在药物的初步筛选中获得应用。
③在前面两部分工作的基础之上,利用Brij35胶束可模拟生物膜的脂质层及BS-12胶束可模拟蛋白受体这些特点,建立了一种由Bnj35与BS-12共同组成的混合胶束液相色谱体系来模拟生物膜的嵌有蛋白的磷脂双分子层结构。根据药物在该体系中的保留,对药物的药效学参数(如疏水性、急性毒性、生物利用度等)进行了预测,建立了药物在该体系中的定量保留一活性关系(QRAR)模型,并对该模型关系进行了统计分析,统计结果令人满意。
2)发展了一种新型的模拟生物膜的“嵌有蛋白的磷脂双分子层”结构特征的色谱填料的制备方法。该方法利用静电吸附作用,将卵磷脂(PC)形成的脂质双层与人血清白蛋白(HSA)自组装到硅胶基质上,组成一种含有蛋白的脂质体色谱填料。与传统的固定化脂质体色谱相比,药物在该体系中的保留是由药物与脂质体、蛋白的共同作用决定的,因此更接近药物与天然生物膜的作用特征。根据药物在该模拟生物膜色谱体系中的保留,预测了药物的药效学参数log P和LD50,建立了相关模型并进行了统计分析。
3)探索了一种新型的细胞膜固定化方法。该方法利用溶胶-凝胶技术,将细胞膜包埋并固定于硅胶基质上,从而获得一种包覆有细胞膜的色谱填料。结果表明,该方法使膜的活性保持较好,同时柱的稳定性大大提高并具有较好的机械性能。通过考察药物在该色谱体系中的保留情况,得出该色谱填料能较好的反映药物与细胞膜表面受体的作用情况,表明该体系可作为研究药物与膜受体及通道相互作用的色谱模型。但目前该方法制备的色谱柱的柱效较低,相关工作还有待进一步开展。