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喜树碱(20(S)-Camptothecin,CPT)是从中国特有植物喜树中提取得到的一种细胞毒性生物碱,L-P是其9,10位取代的水溶性的活性衍生物。该类化合物通过作用于拓扑异构酶I(Topoisomerase I,Top I)抑制DNA的复制和转录而发挥抗肿瘤作用。本论文主要采用毛细管电泳法对L-P的稳定性及其与血清白蛋白的相互作用进行了研究。
本文的研究工作分为以下两部分:
一、L-P的稳定性研究
喜树碱类化合物的稳定性较差,其活性关键部位E内酯环在中性及碱性环境下易发生水解开环反应,生成活性低且具毒副作用的羧酸盐形式,使其抗肿瘤活性降低。本文采用毛细管区带电泳法考察了以下因素对其稳定性的影响,包括溶液的pH值、温度、湿度、光照、HSA五个影响因素,并考察L-P在接近人体生理pH下发生的水解反应的动力学和热力学。结果表明L-P的稳定性易受溶液pH值的影响,在pH≤4的溶液中,L-P主要以内酯环形式存在,随着pH增大,L-P发生结构开环,在碱性溶液中,L-P主要以羧酸盐形式稳定存在;光照、温度和湿度对L-P内酯环的稳定性影响较小,但是均使其外观性状发生了明显变化,而且L-P经光照(4500 lx±500 lx)后杂质增多;人血清白蛋白(human serum albumin,HSA)对L-P的结构具有一定的稳定化作用,水解平衡后其内酯环形式的百分含量随HSA浓度的增加而相应增加;L-P在pH7.4的磷酸钠缓冲液中的水解反应易受温度的影响,其水解反应速率常数随温度的增加而增大,热力学参数表明L-P的水解反应是一个自发的吸热过程。
二、L-P与血清白蛋白的相互作用
L-P的稳定性研究数据表明,将L-P配制在pH4.0的磷酸钠缓冲液(PBS)中可以得到L-P内酯环形式溶液;将L-P配制在pH10.0的PBS中可以得到L-P羧酸盐形式溶液。采用亲和毛细管电泳法(affinity capillary electrophoresis,ACE)分别测定了L-P内酯环形式和L-P羧酸盐形式与牛血清白蛋白(bovine serumalbumin,BSA)和HSA在模拟人体生理环境下的结合常数,并考察了温度(25和37℃)对L-P内酯环形式与BSA结合的影响。另外,将L-P配制于pH6.5的PBS中得到了L-P内酯环形式和羧酸盐形式(含量各占50%)的混合液,采用ACE法同时测定了L-P内酯环形式和羧酸盐形式与BSA在模拟人体生理环境下的结合常数。结果表明BSA和HSA与L-P内酯环形式的结合常数均在104数量级范围,HSA和BSA与L-P羧酸盐形式的结合常数均在103数量级范围,说明L-P内酯环形式和L-P羧酸盐形式与BSA和HSA的亲和力中等,且L-P内酯环形式与BSA和HSA的结合比L-P羧酸盐形式与相应蛋白的结合要强。L-P内酯环形式与BSA在25℃下的结合常数高于其在37℃下的结合常数,且由两个不同温度下的结合常数计算得到的该结合作用的焓变、熵变和自由能均小于零,说明L-P内酯环形式与BSA的结合是一个自发的放热过程,且主要是通过范德华力和氢键起作用的。此外,将L-P分别配制于pH4.0和pH10.0的PBS中,分别测定的L-P内酯环形式和L-P羧酸盐形式与BSA在37℃下的结合常数与将L-P配制于pH6.5的PBS中同时测得的结果几乎一样。说明ACE法可以用于同时测定几个化合物与同一蛋白的结合常数,尤其适用于不纯化合物和不稳定化合物的研究,通过优化分离条件可以快速测定其与蛋白的结合常数。