专利名称：蒽醌修饰β-环糊精假聚轮烷DNA非共价交联试剂的制作方法
蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸DNA非共价交联试剂
技术领域：
本发明属于DNA交联及基因治疗领域，涉及蒽醌修饰P-环糊精及其假聚轮烷的制备 方法及用途。背景技术：
作为基因物质，DNA拥有众多可预测的化学、物理性质，而且DNA也承载着实现代 与代之间储存和传递生命信息的重要功能。人们为了更好的理解并应用DNA于生命科学 当中，基于Watson-Crick碱基互补原理，科学家们构筑了一系列的DNA几何体纳米器件， 这些几何体纳米器件一般是由某些周期单元组成。而在DNA纳米结构当中，对于合成纳 米级别的DNA水凝胶在生物有机和超分子化学识别作用和实现生物组织功能或药物传送 方面都具有重要的应用。在早期的文献报道当中，人们利用生物体细胞当中少量存在的 三维DNA结构通过共价或者非共价的方法构筑DNA凝胶体系。基于有机醛类化合物或者 无机金属化合物对DNA进行修饰，达到交联DNA构筑DNA水凝胶的方法也得到广泛的应 用。综上所述，利用生物条件构筑DNA水凝胶的方法当中，设计合成支化的DNA链是基 本的必要条件，但是要得到结构新颖性质独特的DNA支链结构往往是可欲不可求的。而 基于有机或者无机化学的方法，往往容易引入一些不安全的因素，导致DNA结构的生物 兼容性以及生物可降解性遭到破坏。而且这类交联结构由于是基于对DNA碱基的化学修 饰，在药物传送的过程，及其不利于药物分子的释放。因此，设计开发新型交联试剂， 构筑实效可用的DNA水凝胶结构是十分有必要的。超分子化学结构是广泛存在于生物体 系当中的，例如最常见的DNA或者蛋白质维持二维或三维结构都展示了超分子的非共价 键结构。基于此，利用广泛有效的超分子主客体化学构筑新型的DNA交联试剂是具有非 常重要的。
环糊精作为一种由糖单元构成的生物兼容性大环化合物，在生物领域具有独特的应用。 在以前的报道中，环糊精被广泛用基因治疗方面的应用。
发明内容
本发明公开了一种蒽醌修饰P-环糊精及其与聚丙二醇构筑假聚轮烷的制备方法及用途。
一种蒽醌修饰P-环糊精化合物，其特征在于，结构式为C59H82N2037，结构为<formula>formula see original document page 5</formula>结构示意为
上述的蒽醌修饰p-环糊精化合物的合成步骤如下，合成路线如图l所示
在氮气氛围下，1-羟基苯并三唑，N, N，-二环己基碳酰二亚胺，2-甲酸蒽醌和6-乙二 胺-P-环糊精分别按质量比为1: 10: 10: 46在干N,N'-二甲基甲酰胺溶液中先在冰浴中反应 48-60小时，然后在室温反应48-60小时，过滤除去析出的不溶物，减压蒸除溶剂；所得固 体溶于少量热水中，滴入300-500 mL丙酮中。收集固体，重复此操作两次。将粗产物进 行S邻hadex G-25交联葡萄糖柱分离，得到蒽醌修饰卩-环糊精。
一种蒽醌修饰p-环糊精假聚轮垸的制备，其特征在于，结构式为C156H224N12O30， 其结构示意为<formula>formula see original document page 5</formula>上述的蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸的制备步骤如下-
在超声振荡条件下，聚丙二醇二胺与蒽醌修饰卩-环糊精按质量比为h 50在水溶液 中振荡反应，继续搅拌10-12 h,放置在在0-5 。C下12-15 h，离心收集所得固体，并多次 用少量蒸馏水洗涤，除去多余游离环糊精。真空干燥，得到蒽醌修饰P-环糊精假聚轮烷。
所述的蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸在DNA交联方面的应用，葸醌修饰p-环糊精假 聚轮垸可以与DNA形成超分子复合物，作为一种新型的DNA交联试剂。
所述的蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸对DNA交联的应用，由于蒽醌基团对DNA沟槽 的有效嵌入，作为一种新型的DNA非共价交联试剂。
在DNA交联实验中，含蒽醌基团的环糊精假聚轮垸对DNA的非共价交联行为尤为重要。 基于以上原因，我们合成了蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸。
本发明的蒽醌修饰(3-环糊精假聚轮垸可以应用于DNA交联及基因治疗领域。采用原 子力显微镜检测超分子复合物与小牛胸腺DNA的作用，结果表明线状DNA在与超分子 复合物作用后，形成网络结构，该复合物相比于DNA单体热稳定性明显上升。
本发明中所得产品经'HNMR， XRD，紫外一可见分光光谱，荧光分光光谱，循环伏安，
原子力显微镜等手段进行了证明，如图l-9所示。 本发明具体描述如下
在氮气氛围下，1-羟基苯并三唑，N， N，-二环己基碳酰二亚胺，2-甲酸蒽醌和6-乙二
胺-P-环糊精分别按质量比为1: 10: 10: 46在干N,N'-二甲基甲酰胺溶液中先在冰浴中反应
48-60小时，然后在室温反应48-60小时，过滤除去析出的不溶物，减压蒸除溶剂；所得固 体溶于少量热水中，滴入300-500 mL丙酮中。收集固体，重复此操作两次。将粗产物进 行Sephadex G-25交联葡萄糖柱分离，得到蒽醌修饰p-环糊精。
在超声振荡条件下，聚丙二醇二胺与蒽醌修饰P-环糊精按质量比为1: 50在水溶液 中振荡反应，继续搅拌10-12 h，放置在在0-5 。C下12-15 h，离心收集所得固体，并多次 用少量蒸馏水洗涤，除去多余游离环糊精。真空干燥，得到蒽醌修饰卩-环糊精假聚轮垸。
在DNA交联过程当中，将等质量的DNA加入到蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸饱和水溶 液当中，DNA的结构由线状网络结构化合物，高约为1.5nm。
本发明中所设计的蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸，合成路线简单，反应条件温和，后处 理简单方便，适于放大合成。利用蒽醌基团对DNA的有效嵌入，可以作为一种新型的DNA 非共价交联试剂和基因治疗试剂，在生物领域具有广阔的应用前景。
图l蒽醌修饰p-环糊精合成路线图。 图2蒽醌修饰p-环糊精XRD图。
图3蒽醌修饰P-环糊精与DNA紫外-可见分光光谱滴定图。 图4蒽醌修饰P-环糊精假聚轮烷与DNA紫外-可见分光光谱滴定图。 图5 DNA稳定性测试图。 图6溴化乙锭EB置换荧光分光光谱滴定图。 图7蒽醌修饰P-环糊精循环伏安图。 图8蒽醌修饰卩-环糊精假聚轮烷循环伏安图。 图9 DNA交联实验原子力显微镜图。 图10蒽醌修饰P-环糊精对DNA沟槽嵌入分子模拟图。 图11蒽醌修饰P-环糊精假聚轮烷对DNA交联示意图。具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步的说明 实施例1
蒽醌修饰P-环糊精的合成
称取2-甲酸蒽醌500mg (2mmo1)于20mL干DMF溶液中，冰浴下加入50mg 1-羟基苯并三唑HOBT (0.4 mmol)搅拌活化0.5 h。随后滴加含2.3 g (2 mmol) 6-en-p-CD 和410mg (2mmo1) N， N，-二环己基碳酰二亚胺DCC的干DMF 20 mL溶液于其中，反 应继续在冰浴下进行48h。温度升至室温进行48h后，过滤除去析出的不溶物，减压蒸 除溶剂。所得固体溶于少量热水中，滴入300mL丙酮中。收集固体，重复此操作两次。 将粗产物进行S印hadex G-25交联葡萄糖柱分离，得到蒽醌修饰J3-环糊精。 实施例2
蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸的合成
称取1 g AnQ-CD配制成其饱和溶液，在超声振荡条件下滴入200 mg PPG-NH2，继 续搅拌10h,放置在5。C下12h，离心收集所得固体，并多次用少量蒸馏水洗涤，除去 多余游离环糊精。真空干燥，得到蒽醌修饰p-环糊精假聚轮烷。 实施例3
本发明涉及的蒽醌修饰P-环糊精的核磁及元素分析表征 !HNMR (D20, ppm) : 52.3-2.4 (m， 4H， H of aminoethylamino) ， 3.3-4.0 (m， 42H, HofC—2， C—3， C 4， C-5, C-6) ， 4.9-5.0 (s， 7H， HofC—1) , 7.1-8.4 (m， 7H， H ofanthraquinone) 。 AnQ-CD.8H20: Found: C， 45.52%; H， 6.89%; N, 2.29%。 Calcd.:
C, 45.56%; H, 6.31%; N， 1.81%。
实施例4
本发明涉及的蒽醌修饰p-环糊精假聚轮垸的核磁及元素分析表征
'HNMR (400MHz, D20， ppm) ， S 1.055-0.791 (12 H， H of-CH3 of PPG) ， 3.961-2.681 (55H， H of C2, C3， C4， C5， C6 H-of P-CD and -O-CH-， -0—CH2— of PPG) ， 4.924-4.760 (7H， H of CI of CD)， 8.299， 8.057， 7.859 (7H， H of anthraquinone )。Polypseudorotaxane:
AnQ-CD.(Ci3H2704)'15H20: Found: C， 43.85%; H， 6.92%; N， 1.86%。 Calcd.: C，
44.45%; H， 7.15%; N， 1.45%。
实施例5
蒽醌修饰P-环糊精假聚轮烷对DNA的交联行为
将等质量的DNA加入到蒽醌修饰p-环糊精假聚轮垸饱和水溶液当中，DNA的结构为 线状网络结构化合物，高约为1.5nm。
权利要求
1.一种蒽醌修饰β-环糊精化合物，其特征在于，结构式为C59H82N2O37，结构为结构示意为
2. —种权利要求1所述的蒽醌修饰P-环糊精化合物的合成方法，其特征在于，合成 步骤如下在氮气氛围下，l-羟基苯并三唑，N, N，-二环己基碳酰二亚胺，2-甲酸蒽醌和6-乙二 胺-P-环糊精分别按质量比为1: 10: 10: 46在干N,N'-二甲基甲酰胺溶液中先在冰浴中反应 48-60小时，然后在室温反应48-60小时，过滤除去析出的不溶物，减压蒸除溶剂；所得固 体溶于少量热水中，滴入300-500 mL丙酮中；收集固体，重复此操作两次；将粗产物进 行Sephadex G-25交联葡萄糖柱分离，得到纯产物。
3. —种蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸，其特征在于，结构式为C156H224N1203Q，其结 构示意为<formula>formula see original document page 3</formula>
4. 一种权利要求3所述的蒽醌修饰P-环糊精假聚轮垸的制备方法，其特征在于，制备步骤如下在超声振荡条件下，聚丙二醇二胺与蒽醌修饰P-环糊精按质量比为1: 50在水溶液 中振荡反应，继续搅拌10-12 h，放置在在0-5 。C下12-15 h，离心收集所得固体，并多次 用少量蒸馏水洗涤，除去多余游离环糊精；真空干燥，得到其假聚轮垸。
5. —种权利要求3所述的蒽醌修饰p-环糊精假聚轮垸在DNA非共价交联及基因治 疗领域的应用，其特征在于，蒽醌修饰P-环糊精假聚轮烷可以有效的进行DNA非共价交 联，作为一种新型的基因治疗试剂。
全文摘要
本发明属于DNA交联及基因治疗领域，涉及蒽醌修饰β-环糊精及其假聚轮烷的制备方法及用途。本发明公开了一种蒽醌修饰β-环糊精及其与聚丙二醇构筑假聚轮烷的制备方法及用途。蒽醌通过酰胺缩合共价修饰β-环糊精，在超声振荡下，将聚丙二醇二胺(M<sub>w</sub>＝2000)滴入蒽醌β-环糊精饱和溶液中，室温搅拌10-12小时，在0-5℃下将假聚轮烷纯化合物沉淀析出。蒽醌修饰β-环糊精假聚轮烷作为一种新型的DNA非共价交联试剂，利用蒽醌基团对DNA大小沟槽的嵌入，假聚轮烷能有效的对DNA非共价交联。该化合物在DNA交联和基因治疗方面具有重要的应用价值。
文档编号C08B37/16GK101613421SQ20091006877
公开日2009年12月30日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者余志林, 育 刘, 张衡益 申请人:南开大学