點擊化學及其在生物醫學領域中的應用

摘要：點擊化學指通過應用高效性、可靠性及具選擇性的化學反應實現碳雜原子連接，為一種能夠快速合成大量新化合物的合成方法，以其具備的反應條件溫和、產物收率高、高度選擇性、產物易分離及速率快等特點，成為國內外研究的一大熱點。文章對點擊化學在藥物載體、基因載體、熒光標記及藥物設計等生物醫學領域中的應用進展進行了綜述。

關鍵詞：生物醫學領域；點擊化學法；碳雜原子連接；新化合物；藥物載體；基因載體 文獻標識碼：A

中圖分類號：O641 文章編號：1009-2374（2016）10-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.020

點擊化學法主要由諾貝爾化學獎獲得者Sharpless于2001年提出，其以組合化學為基礎，經過一系列革命性變化的合成方法，為一種新型的快速合成大量化合物方法。由于其具備反應條件溫和、產物收率高、高度選擇性、產物速率快、產物易分離等優點，使得其在各種用途的生物醫用領域中得到廣泛應用，并為其提供較多便利，逐漸受到國內、國外科學家的關注。為更加深入地了解點擊化學法在生物醫學領域中的應用效果，現綜述如下。

1 點擊化學概述

點擊化學被稱作鏈接化學、動態組合化學，屬于一個模塊合成概念，為一種選用易得原料，經過可靠性、模塊化、高選擇性、高效率的化學轉變，進而實現碳雜原子連接（C-S-C），通過應用低成本快速合成各類新化合物組合化學方法，突破傳統有機合成，為目前化學領域發展較顯著的一個趨勢。

點擊化學具備的優異特征可使應用“分子裁剪”手段模塊組合成復雜化合物，主要包括樹枝狀分子、星形聚合物、梳形聚合物、糖類衍生物及蛋白質及生物雜化物等生物醫學材料。

2 點擊化學法及其在生物醫學領域中的應用

2.1 應用至合成基因載體領域

研究指出，臨床已將點擊化學法應用到合成基因載體領域中，且在高轉染效率與低細胞毒性的基因載體中已經獲得一定進展。應用電極化學反應合成法，主要將聚天冬酰胺作為基礎，成分主要以含有雙硫鍵聚乙烯亞胺衍生物P為主，并以其為載體，作為非病毒基因載體的研究。研究時，使用已合成的疊氮管能化聚合含有雙硫鍵作為載體，單炔終止予聚乙烯亞胺；點擊化學反應合成后，主鏈為聚天冬酰胺，側鏈為聚亞胺作，有研究顯示，PXSS-PEIs可和質粒DNA與濃縮DNA互相結合，之后形成納米粒子。還有體外試驗研究表明，高分子刷被降解后，不僅具備低細胞毒性，而且具備轉染活性，表明在基因載體領域中，這種還原可降解分子刷發揮著潛在作用。

2.2 應用至藥物釋放載體領域

藥物載體不僅在藥物釋放體系中發揮著重要作用，而且還對藥效產生決定性作用。點擊化學法以其獨特性被制備藥物釋放載體領域的科學家所重視。臨床研究指出，通過合成一種疊氮修飾嵌段共聚物，阿霉素-葡萄糖酸酸前體藥物與人類β-葡萄糖醛酸酶結合后可互相產生作用，加快惡性腫瘤細胞增長。

與預先經疊氮修飾的嵌段共聚物結合后，兩者之間耦合率約為95%。結合后的藥物嵌段共聚物會自發性形成膠束，具備單分散、形態小的特點。將其放置到37℃環境及存在β-葡萄糖醛酸鎂的環境下，經過5d后，約會釋放出40%的藥物。置于無酶環境下，則膠束內藥物釋放率不足5%。通過進一步探討，結果顯示膠束載體不會給細胞產生毒性，在酶相應性癌癥治療領域內該一基因運輸載體具有潛在性應用。

2.3 應用至熒光標記領域中

在醫療檢測、藥物探測及生物技術領域內，生化分析物熒光標記技術為一種主導分析法，主要具備主導作用。報道指出，進行點擊化學反應主要對3-疊氮香豆素的聚乙二醇和炔基修飾的牛血清白蛋白應用端基。經過分析后，首先可將其合成一系列端基，主要為3-疊氮香豆素聚乙二醇，蛋白質模型主要應用炔基修飾的牛血清白蛋白，應用點擊化學法發生反應之后，即可標記蛋白質原位熒光。將熒光基團接入，使用體積排阻色譜，可準確監測乙二醇和牛血清白蛋白反應程度。

還有研究指出，對細胞熒光進行檢測時應用新型免疫熒光標記法，最終可合成兩種化合物，其中一種化合物為6-疊氮-乙酸琥珀酰亞胺活性酯；另一種化合物為4-乙炔基-N-乙基-1，8-萘酰亞胺。經過點擊化學熒光顯色反應后，可形成一種新型免疫分析法，在細胞水平方面，表明同時使用該種方法、傳統抗體標記技術及生物素-鏈霉親和素免疫熒光檢測系統，信號不會互相干擾且檢測靈敏度相同，在未來免疫研究中，其具備廣闊的發展潛力和廣泛的應用前景。

2.4 應用至藥物設計領域內

在生物科學領域內，點擊化學在其中應用領域較廣泛。有研究指出，通過應用原位點擊化學反應，使用高效液相色譜-質譜聯用技術，能夠找到一種合成乙酰膽堿酯酶抑制劑方法。經過分析后，能夠將疊氮和炔構建塊乙酰膽堿酯酶孵育液，快速找到4個乙酰膽堿酯酶誘導疊氮和炔構建塊形成環加成反應產物，經過進一步研究證實，以上4種產物具備較強的乙酰膽堿酯酶抑制活性。

3 展望

點擊化學模塊自被提出以來，對藥物發現、生物技術領域均產生較大影響。目前，點擊化學應用比較廣泛的為Cu（Ⅰ）催化端基炔與疊氮化物Huisgen偶極環加成反應（CUAAC），雖然CUAAC在區域具有較高的選擇性和較快的反應速度，但在終產物內依然會存在微量銅鹽。因此，研究者開發出一種帶有親和標記的Cu（Ⅰ）催化劑，其能夠從反應混合物中快速分離，且能夠再生，另外，對體內應用而言，存在的過渡金屬（如銅鹽）會給人體細胞與細菌產生毒性。為不增加銅鹽含量，研究者開發出一種新型基于炔基疊氮連接法，制備出一種環辛炔衍生物，和疊氮基團聯合后形成變形促進環加成反應。

綜上所述，在生物醫學領域中，點擊化學法為其中比較強大的合成工具，且在該領域內發揮著十分重要的作用。但其還處于發展階段，一些問題尚未解決，需要加大研究力度，最大限度將其潛在性價值充分挖掘出來。

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作者簡介：關鳳華（1972-），女，河南安陽人，河南護理職業學院實驗師，碩士，研究方向：化學。

（責任編輯：黃銀芳）