摘 要 利用紫外-可見吸收光譜與熒光光譜研究了了十元瓜環(Q[10])與芘衍生物的主客體作用， 并通過量化理論計算了其超分子組裝結構。計算結果表明， 客體中的芘分子以頭碰頭的形式從Q[10]的兩端反方向平行進入其疏水大空腔， 形成2∶1的絡合物。等溫滴定量熱實驗結果表明， 系列主客體絡合反應是焓變驅動。同時， 利用芘熒光基團的特征單體/二聚體熒光發射構建了基于Q[10]主客體組裝的比率型熒光探針， 研究結果表明， 此主客體體系在水溶液中對藥物分子尼羅替尼具有較好的選擇與識別性能， 并在一定濃度范圍內具有良好的線性關系， 檢出限為7.05 μmol/L。
關鍵詞 十元瓜環; 芘類衍生物; 主客體作用; 尼羅替尼; 熒光探針
1 引 言
尼洛替尼(NL)是強效精準的第二代酪氨酸激酶抑制劑[1]， 對慢性髓性白血病(CML)患者具有較好的治療作用。NL在CML患者體內主要通過化學反應代謝為分解產物， 在健康人體內則主要以原藥的形式存在[2，3]。理論上， 通過監測CML患者體內NL含量能夠對其恢復情況進行有效評估[4，5]。NL的檢測方法包括液相色譜-質譜聯用法(LC-MS)和高效液相色譜法(HPLC)等方法[6，7]。2016年， Yilmaz等[8]利用反相高效薄層色譜法(RP-HPLC)-熒光檢測法測定了血漿、尿液和膠囊中NL的含量。以上儀器方法雖然可以對NL定量檢測， 但由于所用儀器比較昂貴、檢測成本高， 不利于推廣。因此， 開發能夠快速、簡單、低成本測定NL的方法十分重要。
基于主客體作用的瓜環熒光探針[9，10]是以瓜環作為受體分子與熒光染料客體通過非共價鍵作用形成的探針體系， 目標物通過競爭作用取代染料客體分子進入瓜環空腔， 進而改變染料客體分子的熒光發射， 實現目標物質的識別檢測。因此， 基于瓜環主客體競爭方法構建的熒光探針具有靈敏度高、選擇性好、快速、無損等優點。
十元瓜環(Q[10])[11]主要以Q[5]@Q[10]包合物的形式存在， 非常難分離。最近， 研究者發展了一種能夠將Q[10]從Q[5]@Q[10]混合物中快速分離的方法[9]。到目前為止， Q[10]是系列瓜環化合物中具有最大空腔的分子[10]， 能包合五元瓜環[11]、金屬卟啉[12]、三聯吡啶[13]等大尺寸分子[14]。Zhang等[15]利用Q[10]主客體熒光探針實現了Fe3+和Ag+的識別和檢測。然而， Q[10]主客體超分子體系作為熒光探針用于分析檢測的報道很少。
目前， 大多數熒光探針主要通過單一的熒光“關閉”-響應或“開啟”-響應的方式進行檢測[9]， 由于是單一發射峰的變化， 易受儀器效率、光散射以及微環境的影響。相較而言， 比率型熒光探針由于是采用兩個不同波長熒光強度的比值進行識別檢測， 因此具有靈敏且不易受外界因素干擾的優點[16，17]。芘及其衍生物具有獨特的單體熒光發射峰(37 9和393 nm)和二聚體熒光發射峰(480 nm)[18]的光學性質， 被廣泛用于熒光傳感及分子標記。但是， 目前尚未有利用熒光光譜法直接檢測NL的文獻報道。本研究以芘染料客體分子與Q[10]形成的超分子體系為比率型熒光探針(圖1)， 實現了水溶液中藥物分子NL的熒光檢測。檢測機理是因為兩個芘染料基團能夠同時被Q[10]空腔容納， 形成芘的特征二聚體熒光(480 nm)， NL通過競爭作用取代芘客體分子進入Q[10]空腔， 使客體變成游離分子從而產生單體芘分子熒光(379 nm)， 實現比率熒光法檢測NL。
2 實驗部分
2.1 儀器與試劑
pHS-3C型pH計(瑞士梅特勒-托利多公司); CaryEclipse熒光光度計(美國瓦里安公司); Agilent 8453型紫外-可見分光光度計(美國安捷倫公司); 等溫滴定量熱儀(美國TA公司)。金剛烷胺(98%)、芘甲醛(98%)、芘甲胺鹽酸鹽(G1， 95%) 購自上海阿拉丁試劑公司; NL購自南京奇可醫藥化工有限公司; 磷酸鹽緩沖液(PBS)購自上海泰坦公司。實驗用水為超純水。
2.2 主體Q[10]的合成
Q[10]是普通瓜環合成中形成的大空腔瓜環(同時生成Q[5]、 Q[6]、 Q[7]、 Q[8]、 Q[10])， 產率較低，且主要以Q[5]@Q[10]包合物的形式存在[11]。由于Q[5]@Q[10]包合物的結合常數比較大， 所以純Q[10]分離非常困難。本研究通過加入大量金剛烷胺取代Q[5]@Q[10]包合物中的Q[5]分子， 在水中形成金剛烷胺@Q[10]沉淀， 用DMSO加熱回流反復提取Q[10]空腔中的金剛烷胺， 得到高純度的Q[10]。純Q[10]的 1H NMR譜圖見電子版文后支持信息圖S1。 1H NMR(400 MHz， 8 mol/L DCl) δ： 3.41 (d， J = 8.4 Hz， 20H)， 3.28 (s， 20H)， 1.96 (d， J = 8.8 Hz， 20H)。
2.3 客體G2的合成
稱取200 mg 1-金剛烷胺鹽酸鹽和1.6 g NaOH加入到圓底燒瓶中， 加入25 mL無水甲醇， 攪拌成均勻的混懸液， 反應1 h， 抽濾， 濾液轉移至100 mL圓底燒瓶中。稱取230 mg芘甲醛， 加入20 mL無水甲醇溶解， 將所得溶液滴加到燒瓶中， 在61℃下回流12 h， 冷卻至室溫， 加入500 mg NaBH4， 60℃回流12 h， 冷卻至室溫， 減壓蒸餾， 得到淡黃色固體。固體用20 mL二氯甲烷溶解， 加入20 mL水萃取， 有機相減壓蒸餾， 抽濾、 干燥， 得到250 mg淡黃色固體。將此化合物溶于丙酮， 再滴加HCl制成鹽酸鹽， 最后得到客體G2[19]。1H NMR(400 MHz， D2O) δ： 8.31 (dd. J=13.8， 7.6 Hz， 2H)， 818 (d， J=8.7 Hz， 1H)， 8.13～8.02 (m， 4H)， 7.69 (dd， J=13.6， 8.7 Hz， 2H)， 4.10 (S， 2H)， 220 (S， 3H)， 1.90 (S， 6H)， 1.75 (d， J=12.0 Hz， 3H)， 1.66 (d， J=12.2 Hz， 3H)。
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