抗HIV药物恩曲他滨的电化学研究：氧化测定和抗菌活性的改进外文翻译资料

 2022-08-06 09:40:38

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抗HIV药物恩曲他滨的电化学研究：氧化测定和抗菌活性的改进

本文采用循环线性扫描伏安法（CV和LSV）测定金电极（Au-dia.3mm）上的恩曲他滨（EMT）并且发展了在圆盘电极中使用0.5M的KOH作为支撑电解质的技术。发现在较宽的pH范围内，氧化过程是不可逆的，并表现出线性扩散控制行为。EMT在金电极上表现出与0.51mu;V KOH中EMT氧化相对应的SCE的信号。此外，还用CV和LSV测定了0.7069（LOD）的检出限、2.35（LOQ）的定量限、0.60mu;AmM-1cm-2的灵敏度等电分析参数随pH值的变化、扫描速度和浓度（0.001–100 mM）对信号稳定性（小于5%电位和电流）的影响。进一步的稳定性研究是通过监测加入其他一些常用的生物活性赋形剂的反应来进行的。此外，原始EMT及其氧化产物的抗氧化活性在氧化转化后表现出显著增强。因此，这项工作可能为设计电化学检测方法打开大门，随后测定药物分子的各种电分析参数，并将其电化学转化为具有增强生物活性的更活跃形式。其结果反映了这一方法在环境和临床上的重要意义。

  1. 引言

人类免疫缺陷病毒（HIV）感染后会得一种非常危险的疾病-获得性免疫缺陷综合征（AIDS），不幸的是，它对社会有很大的影响，因为它既是一种疾病，也是一种歧视感染者的来源[1]。联合国艾滋病毒/艾滋病计划（WHO）在2016年报道，在2016年中有36.7（32.2—38.8）万人感染艾滋病毒[2]。为了控制和寻求治疗这种疾病的药物，我们设计了各种活性药物，如恩曲他滨（EMT）、替诺福韦、迪索前列醇、烟红酸和埃伐列锌[3]。EMT属于抗HIV药物，常用于治疗该病，分子式为C8H10FN3O3S，为（-）-硫类似物的对映体。

值得注意的是，EMT与替诺福韦和依非韦伦以“阿特利普”的商标名联合应用于胞苷，具有不同于其他胞苷类似物的核苷逆转录酶抑制剂特性[4]。值得注意的是，EMT与替诺福韦和依非韦伦在该商标下的联合应用“心房肌”是医药市场上常用的名称。自2006年以来，它已成为一种一线抗逆转录病毒（ARV）治疗方法，并因其对患者的重要性和方便性而被美国食品药品管理局（FDA）批准[5]，它还可以作为核苷逆转录酶抑制剂（NRTI）[6]。它增加免疫系统细胞的数量，这些细胞对乙型肝炎病毒有活性，也有助于降低成人的HIV水平[7]。

另一方面，进一步了解药物的临床应用，如药物的副作用管理、代谢损伤、药品的有效性以及与受试药物的对应关系，对其进行系统的分析和进一步的监测是非常重要的。例如，在药物的其他生物活性物质（赋形剂）存在下，过量或剂量不足以及化学修饰会对患者的健康造成严重影响[8,9]。因此，药物分子的监测在临床应用中起着关键作用。从文献来看，它反映了有几个关于从尿液、人血浆和药物制剂中检测和量化抗艾滋病毒药物的报告[10,11]。 据报道，在固相萃取后，Fletcher及其同事使用高效液相色谱法（HPLC）同时检测血浆中的替诺福韦和EMT[12]。此外，分光光度法通常用于同时测定富马酸替诺福韦和片剂中的EMT[13]。例如，Pai和同事报告了使用高压液相色谱技术测定来自大鼠血浆的EMT[14]。此外，采用LC-MS/MS法测定了HIV感染者血浆中EMT、替诺福韦、埃法维伦兹、洛匹那韦和利托那韦的浓度及THF/水溶剂体系[15]。用Rao和同事的UPLC分析方法研究了EMT、替诺福韦、钴制剂和艾维特列韦降解产物的稳定性[16]。尽管如此，所有这些方法都是成熟的，但都有一定的局限性，如成本高、需要经过专门培训的人员来处理、灵敏度低、选择性差等。

从生物学角度看，EMT的pKa为2.65，对应于胺基(图1)。在pHlt;7的水溶液中，以质子化形式为主。此外，它在各种介质中的电化学反应具有许多实际的优点，这使得它成为药物分析的一个有吸引力的选择，因为有两个重要的原因。首先，它提供了非常强大的分析信息，并具有工具简单、成本适中和可移植性强的优点。其次，最重要的是，由于电化学和生物反应中电子传递途径的相似性，可以认为发生在电极和患者体内的氧化还原机制具有相同的原理[17]。因此，大多数药物可以通过电化学/电化学分析的方法来研究和测试其作用模式，从而在配方前以不同的方式设计其框架[18]。它还包括测定和电催化测试它们的氧化还原特性以及电极机制，它可以让我们了解它们在体内氧化还原过程和/或其药理活动中的代谢命运[19]。的电化学技术,伏安检测满足许多要求这样的任务特别是由于其固有的选择性,快速的响应,灵敏度高,成本低,操作简单和相对较短的时间分析测定药物在制剂及相关中间体和生物液体[20，24]。

EMT(图1)是一种与胞苷类似的人工合成核苷，虽然其副作用更严重，如乳酸性酸中毒、腹泻、高乳酸血症、过敏反应和恶心，但已被FDA批准[25,26]。同时，考虑到这些与药物配方和纯原料药有关的问题，需要开发出准确、经济有效的方法来监测药物，从而降低该药物由于过量给人体造成的CNS毒性效应[27,28]。据我们所知，目前还没有关于EMT电化学研究的文献报道。本研究的目的是建立合适的实验条件，探讨EMT的电化学行为、氧化转化机理及其生物活性研究。因此，我们在这里首次报道了电化学行为的EMT的CV和LSV。研究还表明，EMT的完全电化学氧化，并对该氧化产物进行了进一步的抗菌活性筛选，发现其具有较好的抗菌活性。

图1 恩曲他滨的结构

  1. 结果与讨论

2.1 恩曲他滨的电氧化测定

在金片电极上进行了水溶液中EMT的电氧化测定，典型的LSV研究如图2(a)所示。因此，在金电极上0.5 M KOH中获得的100 mM EMT的LSV表现出一个清晰的不可逆阳极信号，扫描速率为50 mV/s，与EMT的氧化相对应，扫描速率约为0.51 V vs SCE。然而，在50 mV/s扫描速率下，在电位范围为0.2-0.8 V的Au电极上，未观察到EMT的信号。此外，反向扫描的特征更少，表明氧化过程是不可逆的，这是由EMT的CV(阴极段)响应所证实的(图S3，支持信息)。这一氧化产物在更高和更低的电位下没有显示出任何进一步的氧化或还原信号，这就保证了氧化产物不会在图2(a)所示的Au表面产生电活性。

图2。a)叠加线性扫描伏安(LSV)记录(i)没有EMT的Au(红色)和(ii)潜在扫描速率为50 mV/s、EMT为100 mM(黑色)的Au。b)累积时间(秒)随EMT阳极电流(mA)的变化。c)在不同扫描速率下叠加LSV氧化EMT。(i-xi):裸金电极(不含EMT)，分别为05、10、20、50、80、100、150、200、250、300 mV/s;插图:显示阳极峰值电流与扫描率平方根的关系图。d)不同浓度的EMT即在金电极上叠加LSV。， (i-xi):裸金，0.001,0.01,0.1,0.5,1,5,10,25,50和100毫米扫描率50 mV/s在0.5 M KOH作为支持电解质。

2.2 积累吸附量的影响

积累可以提高EMT分子在电极表面的吸附量，进而提高电分析系统的灵敏度，降低检测限。因此，我们利用LSV和峰值电流随时间的代表性变化，研究了10mm EMT在0.5 M KOH中积累时间对电流的影响，如图2(b)所示。更重要的是，可以看出氧化电流随着积累时间的增加而增大，随着时间的增加而进一步减小，这可能是由于被吸附的药物分子往往是电流的一个极限值。药物的积累取决于给定的时间间隔，进一步他们继续的方法是允许进展。结果表明，金电极在60秒左右达到了饱和吸附。更有趣的是，峰值电流密度在最大积累时间(即。(60秒时)约为未积累时间(初始伏安图)的6.5倍。

因此，在进一步的电化学研究中采用了-60秒的最佳积累时间。此外,随着积累的变化可能对潜在的峰值(对低和高),EMT的电氧化峰值电流发现有所下降,可能是由于扩散控制的电子转移的EMT盟电极在给定的潜力,是在良好的协议结果与文献中发现的[29]。因此，选择-60秒的积累时间进行EMT的测定电分析研究。

2.3 扫描速率的影响

为了了解EMT电氧化过程中界面电子传递过程中各参数的作用，我们对常见辅料(抗坏血酸、柠檬酸、蔗糖、淀粉、葡萄糖和葡萄糖)的扫描速率、pH依赖性和作用进行了LSV测量。因此，在0.5 M KOH溶液中，在10 mM EMT的金电极上，以5 - 300mv /s的不同扫描速率进行阳极LSV，叠加的LSV如图2(c)所示。图2(c)的插图显示了峰值电流随扫描速率平方根的线性变化。这种阳极峰值电流的增加和电位的轻微正移证实了在EMT电氧化过程中，随着扩散控制电子转移的电极过程的不可逆性。

2.4 PH的影响

此外，pH依赖的电子转移也很重要，了解电子转移的机制路径，质子参与电化学反应的结果改变电化学性能，即其电流密度和起始电位。因此，(图S3、S4和S5)表示不同pH下研究的10mm EMT的叠加LSV。在此基础上，采用磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和乙酸钠分别配制了不同ph值的磷酸缓冲液。值得注意的是，在0.5 M KOH溶液中主要的阳极峰出现了，而在酸性溶液中没有。

2.5 校正曲线（与浓度有关）

此外，在不同浓度EMT的金电极上以50 mV/s的电位扫描速率进行浓度依赖性研究(图2d)。随着EMT浓度的增加，阳极峰值电流呈线性增加，起始电位向正电位略有偏移。有趣的是，在0.001 - 100mm的EMT范围内，电流的变化是线性的，对于更高的浓度，其指数变化可能是由于大量的EMT分子将被吸附，没有Au表面和电子转移成为扩散控制。随着EMT浓度的增加，相应的峰值电流也会增加，这表明，由于氧化电子转移，最大的活性物质可以进行并矢电子转移。EMT的电氧化,积极转变潜在浓度增加可能是由于分子间的相互作用与浓度限制/控制氧化的分子,因为较低的氧化形式的EMT的解吸率从表面上看,结果与浓度和潜在可能发生积极的转变是被良好的协议与文献同意的[30,31]。此外，电流密度v/s浓度的变化呈现线性关系，反映了EMT在金电极上的扩散控制氧化，如图2(d)所示。

此外，检测限(LOD)和定量限(LOQ)对于方法验证具有重要的常规个体性。计算校准曲线的斜率和截距的标准差值分别为6.309285和26.77544。方程的计算LOD= 3 (S / M), S是标准差的拦截和M平均回归直线的斜率为定量限检查了方程定量限= 10 (S / M)。LOD和发现定量限分别为0.7069和2.35,这较低的LOD值符合EMT检测的方法是高度敏感的。本研究在LOD、成本、灵敏度、线性范围等方面与文献报道进行了比较，如表2所示。灵敏度(0.60mu;AmM-1cm-2)和所有其他参数发现比其他的报告文学(引用在支持信息1到5)。非盟电化学传感器还与各种最近报道的电化学传感器,支持信息表3所示。(参考资料6至10)。

2.6 EMT向O-EMT的电化学转化

为了完成EMT的氧化，LSV测量继续完成零峰值电流(类似于空白)对应于EMT的完全氧化。测量以10mm的EMT浓度、50ml的0.5 M KOH作为支撑电解质，扫描速率为100mv /s。完成电化学氧化EMT已经发生将近4.10 h(的一些代表周期如图3所示)。最初,阳极电流高,不断减少的循环次数/时间和最后达到毫无特色的(类似于空白),可能是由于EMT的完整电氧化分子OEMT电化学活性的潜在的窗口。这种被称为O-EMT的氧化产物经过多次洗涤，在乙醇水溶液中再结晶，并进一步用于光谱表征和生物评价研究。为了进一步的研究，我们进行了多次类似的实验来氧化更多的EMT，并发现了类似的电化学结果(电位和电流)，证实了所提出的方法与其他报道的传感器相比具有极高的可重用性和耐久性。

2.7 恩曲他滨氧化的可能机制

EMT电氧化的第一步是去除硫原子上的电子和形成阳离子自由基(中间产物)。第二步，在水介质中，水作为亲核试剂，通过减少质子和机械路径形成亚砜，如支持信息所示[步骤(i)， (ii)和(iii)]。其原因可能是氧化态变化和以脂肪族硫为中心的电荷控制反应。此外，硫的3p轨道较低且较致密，这影响了硫的空间效应和电子效应，容易在低过电位时发生氧化。另一方面，由于2个中心的3个电子还是2e?键的相互作用阳离子自由基在硫原子上非常稳定。FTIR和HRMS光谱技术证实了EMT的氧化形式，为其机理提供了支持[32,34]。

图3。在扫描速率为100 mV/s的50 mL 0.5 M KOH中，金电极v/s SCE上记录了(10 mM) EMT的完全氧化的叠加LSV

2.8 结构测定的FTIR和HRMS研究

红外光谱分析EMT和O-EMT进行进一步确认和监控电氧化的程度的EMT O-EMT(支持信息图2.1S1 a和b )。因此,EMT

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