含药物活性组分的离子液体（API-ILs） 基础物理化学性质及其与生物小分子间相互作用的研究

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基本信息

  • 批准号：
    21573199
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    53.0万
  • 负责人：
    颜振宁
  • 依托单位：
    郑州大学
  • 学科分类：
    B0707.化学生物学理论、方法与技术
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Active pharmaceutical ingredient based ionic liquids (API-ILs) are the third generation of ionic liquids. They are attractive to the pharmaceutically industry at present. In order to actually use API-ILs, it seems important to invest not only the development of novel API-ILs with pharmaceutical importance but also the study on the physicochemical properties of API-ILs and the interactions between API-ILs and small biological molecules. In this project, we design 24 API-ILs, and use volumetry, viscosimetry, conductometry, spectrophotometry and so on, to investigate the relative physicochemical properties of binary system (API-ILs/APIs＋water) and ternary systems (API-ILs/APIs+small biological molecules+water). The aggregation behaviour and state of API-ILs in water, relative thermodynamic properties, the types of interactions between API-ILs and the studied small biological molecules, the microscopic structure of solutions were explored. The effect of temperature, the structure and properties of small biological molecules and API-ILs on the rule of the interactions was studied. The key factors were seeked which lead to the difference between the interactions of API-ILs with small biological molecules and those of APIs with small biological molecules. These results will help us to design API-ILs with good performances and provide the important clue to understand the chemical behavior information of the influence of API-ILs on the biologic activity of small biological molecules and the scientific use of API-ILs.
含药物活性组分的离子液体（API-ILs）属于第三代离子液体，目前API-ILs在药物工业中备受关注。为了使API-ILs能被实际应用，不仅新型的具有药用价值的API-ILs的开发很重要，对它们基础物理化学性质及其与生物分子间相互作用的认识也是十分重要的。本项目拟设计合成24种API-ILs，并采用密度、粘度、电导、光谱学等技术，测定API-ILs+水、原药（APIs）+水二元体系和生物小分子+API-ILs/APIs+水三元体系的相关物理化学性质，获得API-ILs在水溶液中的聚集行为、状态，相关热力学性质，与生物分子相互作用的类型，溶液的微观结构，及分子结构、温度等对相互作用的影响规律，寻找API-ILs与生物小分子和原药与生物小分子间相互作用产生差异的关键影响因素。为了解生理学体系中API-ILs对生物小分子生物活性的影响以及性能良好的API-ILs的设计和科学使用提供线索。

结项摘要

将固态药物制成含药物活性组分的离子液体（API-ILs），可以在不改变药物分子化学结构的前提下，规避固态药物的许多缺陷。离子液体在药物应用中的研究才刚起步，要真正地使API-ILs得到实际应用，必须充分认识和掌握API-ILs的基础物理化学性质及其与生物分子之间的相互作用。本项目设计合成了24个新型API-ILs，采用体积、电导、粘度等宏观物理化学方法与紫外、荧光、红外、动态光散射、透射电镜等微观技术相结合的方式，研究了API-ILs和几种对应活性药物（APIs）在水溶液中的基础物理化学性质，及其和生物小分子之间的相互作用。主要研究结果如下：1）相比于APIs，API-ILs的热稳定性、水溶液的密度和粘度增大，API-ILs有更强的聚集能力，特别是水杨酸根为阴离子的API-ILs有很小的临界胶束浓度（cmc）；API-ILs阳离子烷基链的长度、阴阳离子的类型和结构对其标准偏摩尔体积、粘度B系数、cmc等物理化学参数有较大的影响，因此可以通过调节这些结构因素来调控API-ILs在水中的基础物理化学性质。2）选取[C12mim][SA]、[C14Py][Sal]和[C16Py][Sal]进行抑菌实验，结果发现它们对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌具有较好的抑菌性能。3）成功地预测了氨基酸/小肽分子结构中两性端基、侧链基团和肽键基团对标准偏摩尔体积和粘度B系数的贡献；发现API-ILs阴离子的种类影响生物小分子和API-ILs之间相互作用的类型，生物小分子烷基链的长度则影响生物小分子-API-ILs/APIs之间相互作用的强度，即与生物小分子烷基链的长度呈正比；生物小分子与APIs间的作用大于其与API-ILs间的作用，产生差异的关键影响因素是APIs的阴离子与生物小分子间较大的静电相互作用。4）水溶液中加入氨基酸/小肽，可以增加API-ILs/APIs的表面活性，改变胶束的微观极性，降低胶束聚集数，且生物小分子烷基链的增长更有利于这种聚集，聚集的差别主要来自于API-ILs/APIs头基的贡献；胶束化过程是一自发过程，且存在焓-熵补偿效应。上述结论对API-ILs的设计、以及了解生理学体系中API-ILs对生物小分子生物活性的影响规律提供了有效的理论依据。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（0）
Physicochemical studies on molecular interactions between small biomolecules and drug benzalkonium chloride at different temperatures T = (293.15-313.15) K
不同温度下生物小分子与药物苯扎氯铵分子相互作用的理化研究T=(293.15-313.15)K
  • DOI：
    10.1016/j.molliq.2018.10.063
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Yan Zhenning;Liu Liyun;Chen Xue;Niu Yunyin
  • 通讯作者：
    Niu Yunyin
Molecular interactions between some amino acids and a pharmaceutically active ionic liquid domiphen DL-mandelic acid in aqueous medium at temperatures from 293.15 K to 313.15 K
293.15 K 至 313.15 K 温度下水介质中某些氨基酸与药物活性离子液体多米芬 DL-扁桃酸之间的分子相互作用
  • DOI：
    10.1016/j.jct.2019.06.002
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Chemical Thermodynamics
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Yan Zhenning;Chen Xue;Liu Liyun;Cao Xingxing
  • 通讯作者：
    Cao Xingxing
Studies on the interactions of some small biomolecules with antibacterial drug benzethonium chloride and its active pharmaceutical ingredient ionic liquid (API-IL) benzethonium L-proline at varying temperatures
不同温度下某些生物小分子与抗菌药物苄索氯铵及其活性药物成分离子液体（API-IL）苄索氯铵L-脯氨酸的相互作用研究
  • DOI：
    10.3390/su12083092
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Yan Zhenning;Ma Limin;Shen Shuangxia;Li Jinpeng
  • 通讯作者：
    Li Jinpeng
Effect of amino acids and glycyl dipeptides on micellization of antibacterial drug domiphen bromide
氨基酸和甘氨酰二肽对抗菌药物多米芬胶束化的影响
  • DOI：
    10.1172/jci168277
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Journal of Surfactants and Detergents
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Yan Zhenning;Kang Yunxia;Wen Xiangli;Xu Cuiying;Chu Wenwen
  • 通讯作者：
    Chu Wenwen
Interactions between the pharmaceutical active ingredient ionic liquid and small biomolecules: A mini review
药物活性成分离子液体与小生物分子之间的相互作用：小综述
  • DOI：
    10.26717/bjstr.2018.05.001189
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Biomedical Journal of Scientific & Technical Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Shen Shuangxia;Yan Zhenning
  • 通讯作者：
    Yan Zhenning

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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