聚氨基环糊精的结合能力：极化研究和生物学测定

通过七（6-脱氧-6-碘）-β-环糊精与适当的线性多胺之间的直接反应获得的三种聚氨基环糊精材料被研究其结合性质，以评估它们在生物系统中的潜在应用，例如载体。用于同时药物和基因细胞摄取或者用于保护大分子。特别是，我们利用极化测试来测试它们与某些模型p的相互作用 - 硝基苯胺衍生物，被选为探测客人。获得的数据表明，宿主腔内的结合主要受库仑相互作用和构象限制之间的相互作用的影响。此外，积极评估了阳离子多胺侧链衬套在主边缘处的同时相互作用。通过研究与海藻酸钠的结合，研究了我们的材料和聚阴离子之间相互作用的定量方面的见解。最后，通过研究它们与模型质粒pUC19的相互作用来评估相同材料对多核苷酸的复合能力。我们的结果正面地强调了我们的材料利用空腔和聚阳离子分支的能力，从而起到双峰配体的作用。

关键词： 氨基环糊精; 绑定属性; 硝基苯胺; 质粒DNA; 偏振; 超分子化学

多胺大分子因其在各个领域的潜在应用而引起广泛关注。线性或支化聚乙烯亚胺（PEI）聚合物[1-5]，以及聚丙烯亚胺（PPI）[6-8]和聚酰胺胺（PAMAM）[7-16]树枝状大分子，已被用作质子海绵，用于合成的封端剂贵金属纳米颗粒，以及遗传物质的复合和细胞转染系统[17-22]。特别是，多核苷酸的络合和转染也通过聚阳离子环糊精或杯芳烃衍生物成功完成，所述聚阳离子环糊精或杯芳烃衍生物通过将合适的聚铵或咪唑鎓侧基团锚定在主要大环脚手架上而获得。[23-28]。后一个例子很有意思，因为众所周知这些大环化合物能够与各种有机客体分子形成包合物[29-35]。特别是环糊精（CD）由于其生物相容性而构成了吸引人的系统，这使得它们被FDA批准为人类友好产品[36]。。因此，聚阳离子CD原则上可以用作双峰配体，用于同时内化多核苷酸（与聚阳离子分支相互作用）和另外的生物活性/药物分子（包括在宿主腔中）。对现有文献的批判性研究表明，该方法的一个主要缺点是迄今为止报道的定制的大环配体（作为纯化学物质）的合成是冗长且昂贵的，从而提供低的总收率。因此，非常需要更便宜，更直接的替代路线。

最近，我们通过简单地使七（6-脱氧-6-卤代）-β-CD与过量的合适多胺反应，制备了有用的聚氨基环糊精材料（AmCDs），其总收率高（> 90％）[37]。该反应导致原料上卤素原子的彻底亲核置换[38,39]。然而，所获得的产物构成各种不可分离衍生物的复杂混合物，其具有与CD支架连接的不同数量的多胺支链，其被分离为部分氢卤化物。实际上，相同的多胺单元可以经历多个取代反应（可能的机械方案在支持信息文件1中描述，图S1），在相同的N原子上或在不同的N原子上。通过组合ESIMS，NMR和电位滴定技术表征材料，能够确定每个AmCD单元的悬臂（< n p >）和氢卤酸分子（< n HX >）的平均数。这些材料的酸碱行为可以模拟为独立虚弱碱的混合物。我们已经将这些产品用作制备银纳米复合材料的封端剂[37]，而后者又作为硝基芳烃还原催化剂和作为抗菌剂与传统抗生素协同作用[40,41]。。此外，相同的产品已被用于合成pH响应纳米海绵[42]。

鉴于可能的进一步应用，本工作旨在验证由我们合成的AmCD材料作为双峰超分子配体的能力。据我们所知，偶尔可以将一般的客体/药物分子包含在带有胺基团的CD衍生物中[41,43-48]。此外，聚阳离子CD与多核苷酸的相互作用主要通过靶向它们在基因内化中的能力来考虑。但是，缺乏对相关化学计量或热力学方面的详细研究。我们感兴趣的是验证在主要边缘存在树枝状多聚体状的“多胺”垂饰“布什”及其作为pH的函数的质子化状态如何影响主要CD支架的包含性质。同时，我们想澄清AmCD与多阴离子（如多核苷酸）之间相互作用的微观特征和定量方面。出于这些目的，我们通过偏振测量法研究了材料CD1 - CD3的行为（图1a），在先前的工作获得的[37] ，与一组所选的中性和阴离子模型的p硝基苯胺衍生物1 - 4（图1b在不同的pH值）。所选材料的不同之处在于多胺链的N原子的长度和数量，以及每个CD单元的不同平均垂饰数（即CD1，CD2和CD3分别为5.7,6.1和4.5 ）。此外，我们通过研究它们对海藻酸钠的行为来测试这些材料与聚阴离子相互作用的潜在能力（Alg，图1c））选择合适的模型化合物。最后，我们进行了一些初步测试，以评估它们与模型质粒DNA（pUC19）的相互作用，并评估它们是否可能影响细菌系统中外源DNA的内化，特别是革兰氏阴性模型微生物大肠杆菌。