孫俊梅,任 勇
(1.成都大學生物產(chǎn)業(yè)學院,四川成都 610106;2.南京師范大學江蘇省醫(yī)藥超分子材料及應(yīng)用重點實驗室,江蘇南京 210097)
葉綠酸/α、β、γ-環(huán)糊精包合平衡常數(shù)的測定
孫俊梅1,任 勇2
(1.成都大學生物產(chǎn)業(yè)學院,四川成都 610106;2.南京師范大學江蘇省醫(yī)藥超分子材料及應(yīng)用重點實驗室,江蘇南京 210097)
采用紫外法測定環(huán)糊精與葉綠酸的包合常數(shù),研究環(huán)糊精改進葉綠酸性質(zhì).實驗結(jié)果表明,α、β、γ-環(huán)糊精中,葉綠酸與β-環(huán)糊精具有最大包合常數(shù)(Ka=2 055 L/Mol).
葉綠酸;環(huán)糊精;包合常數(shù)
環(huán)糊精(cyclodextrin,CD)因具有內(nèi)疏水,外親水的特殊分子結(jié)構(gòu),使得其能與多種有機小分子形成主客分子弱作用的包合物,α、β、γ-CD 分別由6、7、8個葡萄糖殘基通過α-1,4苷鍵鏈接成環(huán)狀的結(jié)構(gòu).研究發(fā)現(xiàn),藥物CD包合物能顯著地改善藥物的理化性質(zhì),提高藥物的穩(wěn)定性,增加難溶性藥物的溶解度和生物利用度,減少藥物副作用,掩蓋不良氣味等[1].葉綠酸(chlorophyll acid,CA)是葉綠素的衍生物,CA是制備其他金屬CA螯合物的原料.研究發(fā)現(xiàn),CA對光與熱的穩(wěn)定性較差,且在pH值較小的溶液中,溶解度較小[2].本研究通過對CA與α、β、γ-CD包合性質(zhì)進行研究,擬為提高葉綠酸的穩(wěn)定性尋找較佳的技術(shù)線路.
實驗所用的儀器包括:Explorer電子分析天平(Ohaus Corporation,USA),UV-2300 型紫外可見分光光度計(上海天美儀器公司),KQ-250DB型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司).
實驗所用的藥品包括:標準pH緩沖劑——混合磷酸鹽(pH=6.86)(上海雷磁創(chuàng)益儀器儀表有限公司),CA(江蘇省醫(yī)藥超分子材料及應(yīng)用重點實驗室),α、β-CD(上?;瘜W試劑公司,重結(jié)晶 2 次),γ-CD(廣州Maxdragon公司).
保持CA在較低恒定濃度條件下,不斷改變(增加)CD的濃度,以測定CD濃度變化時體系的紫外吸收,由此可計算出CA/CD包合常數(shù)[3-4].CA和CD包合反應(yīng)形成包合物的平衡可用下式表示.
式中:K是包合常數(shù);[CD?CA]是平衡時生成的包合物的濃度;[CD]、[CA]分別代表平衡時游離CD和CA的濃度;[CD]0,[CA]0分別代表 CD與CA的總濃度.
實驗條件下,[CD]≈[CD]0、[CD]0?[CA]0,所以,[CD]?K[CD][CA],由式(4)可得,
由于[CD]0?[CA]0,溶液中吸光度A與包合狀態(tài)客體濃度成正比,
當L=1時,由式(2)、(5)得,
改寫式(7),即得Hidebrand-Benesi方程,
將式(8)變形得,
選擇適宜的波長(通??蛇x最大吸收波長),以1/A對1/[CD]0作圖,由所得的直線方程的斜率及截距即可求得1∶1包合時的K值,
一般而言,K值的大小反映了CD與客體分子之間結(jié)合力的強弱[5].
2.2.1 CA溶液的配制.
取少量CA置于燒杯中,用蒸餾水潤濕,再用玻璃棒搗碎,加入pH值為6.86的緩沖溶液溶解,超聲溶解10~15 min,過濾,再將濾液放入棕色試劑瓶中,在25℃以下溫度條件下避光放置24 h,加入pH值為6.86的緩沖溶液適量稀釋成較稀溶液,即配制成A液.
2.2.2 CA與CD的包合溶液配制.
準確稱取0.05 g的α-CD、0.5 g的β-CD,0.5 g的γ-CD,分別置于3個10 mL棕色容量瓶中,用CA A溶液定容,分別制得 CD 的濃溶液 Bα-CD、Bβ-CD及Bγ-CD.
2.2.3 包合常數(shù)的測定.
取2.50 mLCA A溶液于比色皿中,在330~800 nm波長下紫外掃描得紫外吸收值(A0).向比色皿中加入 Bα-CD液,每次20μL,充分混合后紫外掃描.依次加5~9次,記錄體系紫外吸光度的變化,得到不同α-CD 濃度體系的紫外吸收(A1,A2…A7).以1/ΔA 對1/[CD]作圖,通過回歸直線的斜率和截距可求得α-CD與CA的表觀一級包合常數(shù)Ka.
同樣,分別用 Bβ-CD、Bγ-CD溶液替換 Bα-CD溶液,操作方法同上,從而求得β-CD、γ-CD與CA的表觀一級包合常數(shù)Ka.
CA為具有卟啉環(huán)的分子,在波長403 nm附近有最大吸收,其波長掃描圖如圖1所示.
圖1 葉綠酸波長掃描圖
根據(jù)不同CD濃度和相應(yīng)紫外吸光度(403 nm),由(9)式作圖2、圖3、圖4,回歸得到直線方程,根據(jù)其截距和斜率計算包合常數(shù)結(jié)果如表1所示.
圖 2 CA/α-CD 包合
圖 3 CA/β-CD 包合
圖 4 CA/γ-CD 包合
表1 CA與CD的Ka及回歸方程(398.5 nm)
通過實驗發(fā)現(xiàn):CA的紫外吸光度隨著CD濃度的增大而增大,說明二者之間發(fā)生包合作用;從表1可知,CA 與 CD 的Ka為 21.66~2055 L/mol,呈現(xiàn)β-CD>γ-CD>α-CD的規(guī)律,表明β-CD與CA的包合效果最好.
從包合常數(shù)的結(jié)果可以看出:β-CD的空腔內(nèi)徑與CA支鏈空間基本適合,易于發(fā)生相互作用而形成穩(wěn)定的包合物;γ-CD較大的空腔,疏水作用減弱,包合松散,其作用力不足以使CA與γ-CD以穩(wěn)定的包合物形式存在;α-CD由于環(huán)的內(nèi)徑較小,與CA的包合效果較差.
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Determination of Equilibrium Constants of α、β、γ-Cyclodextrin Inclusion Chlorophyll Acid
SUN Junmei1,REN Yong2
(1.School of Bioindustry,Chengdu University,Chengdu 610106,China;2.Jiangsu Key Laboratory for Supramolecular Medicinal Materials and Applications,Nanjing Normal University,Nanjing 210097,China)
Abstract:The feasibility of improving chlorophyll acid's nature by cyclodextrin was studied.Ultraviolet spectrophotometry was used to determineα,β,andγ-CD and chlorophyll acid inclusion constant.The exper imental resultsshow that among theα,β,γ-CD,the chlorophyll acid andβ-cyclodextrin inclusion constant is the largest one(Inclusion constant is 2 055 L/Mol).
Key words:chlorophyll acid;cyclodextrin;inclusion constant
O641.2
A
1004-5422(2012)04-0321-03
2012-08-18.
孫俊梅(1964—),女,副教授,從事分析化學研究.