Základní hodnotakyselina fenylboronováspočívá v jeho jedinečných prázdných orbitalech atomu boru s nedostatkem elektronů-, které mu umožňují podstoupit reverzibilní kovalentní vazbu s molekulami obsahujícími cis diolové struktury (jako je glukóza). Tato zdánlivě jednoduchá chemická vlastnost se stala základním kamenem moderní technologie kontinuálního monitorování glukózy - nahrazuje tradiční enzymatickou metodu a dosahuje dlouhodobého- stabilního dynamického snímání glukózy v tkáňovém moku bez časté kalibrace. Kromě oblasti medicíny je to také jemný „molekulární klíč“: v systémech pro podávání léků může inteligentně uvolňovat léky v reakci na změny hladiny cukru v krvi; ve vědě o materiálech konstruuje samo-opravující se dynamické kovalentní sítě; v chemické biologii se používá pro záchyt a analýzu glykoproteinů. Kyselina fenylboronová proto není jen chemická molekula, ale také univerzální molekulární nástroj, který propojuje chemii, biologii a vědu o materiálech a převádí mikroskopické rozpoznávací chování na makroskopické inteligentní funkce.
|
Chemický vzorec |
C6H7BO2 |
|
Přesná hmotnost |
122 |
|
Molekulová hmotnost |
122 |
|
m/z |
122 (100.0%), 121 (24.8%), 123 (6.5%), 122 (1.6%) |
|
Elementární analýza |
C, 59.10; H, 5.79; B, 8.87; O, 26.24 |
|
|
|
Diabetes je metabolické onemocnění s mnoha příčinami, charakterizované chronickou hyperglykémií, doprovázenou metabolickými poruchami cukru, tuků a bílkovin způsobenými sekrecí inzulínu a/nebo funkčními poruchami. U pacientů s diabetem závislým na inzulínu je nutná dlouhodobá-injekce inzulínu, což velmi snižuje toleranci léčby. Samoregulační systém dodávání inzulínu snímající hladinu glukózy v krvi může upravit množství uvolněného inzulínu podle koncentrace glukózy v krvi, čímž se zvýší tolerance léčby a zabrání se výskytu hypoglykémie. Je to ideální způsob administrace.
Může tvořit komplex s glukózou, takže v posledních letech byl zaveden do systému nosiče léčiva jako monomer reagující na koncentraci glukózy, aby autonomně reguloval uvolňování inzulínu. Inzulin byl glykosylován a navázán na gelové mikrokuličky obsahující 4 % (mol). Když je přítomna glukóza, glykosylovaný inzulin odpadá v důsledku jeho kompetitivní substitucekyselina fenylboronovástránky.
Zjistili, že malá změna koncentrace glukózy by vedla k rychlému uvolnění inzulínu a mohla by dosáhnout pulzního uvolnění se změnou pulzu koncentrace glukózy. Zavedení aminoskupin do fenylboronového gelu může zvýšit stabilitu fenylboronových iontů, zvýšit počet fenylboronových komplexů za fyziologických podmínek pH, zvýšit zátěž inzulínu a reagovat na uvolňování glukózy po dobu až 120 hodin.
Téměř všechny biologické buněčné membrány obsahují glykosylované látky, jako jsou glykolipidy nebo glykoproteiny, s různým počtem hydroxylových skupin (například gangliosidy jsou ceramidy s různým počtem cukerných zbytků), takže s nimi mají vazebná místa. Tato vlastnost způsobuje, že aplikace PBA v tkáňovém inženýrství je stále více znepokojena. Bylo studováno vazebné chování PAPBA s JV kyselinou acetylneuraminovou (Neu5Ac, kyselina sialová) v roztocích s různým pH.
Výzkum ukazuje, že díky C Aminoskupina v poloze 5 má stabilní účinek na atom boru. Při fyziologické hodnotě pH 7-4 je vazebná konstanta PAPBA a Neu5Ac 7krát vyšší než u PAPBA a glukózy.
Znamená to, že Neu5Ac může být hlavním receptorem v interakci mezi nimitoa biofilmu. Byl jím roubován Poly (L). a polyethylenglykolový (PEG), respektive lysinový (PLL) skelet. PBA, jako vazebné místo kopolymeru, se může vázat na cis hydroxylové skupiny na receptorech, jako jsou glykolipidy a glykoproteiny na biofilmu, zatímco PEG je nevazbové místo
Bod, může zabránit vazbě cizího lektinu a protilátek. Úpravou obsahu PBA a PEG v kopolymeru může být stabilně navázán na buňku a vytvořit ochrannou vrstvu PEG vně buňky. Proto může být tento kopolymer použit k prevenci buněčné agregace způsobené adhezí protilátek k červeným krvinkám po krevní transfuzi a také k prevenci adheze neutrofilů k vaskulárním endoteliálním buňkám po reperfuzi.
Může spolupracovat s polyhydroxysloučeninami, díky čemuž má mnoho aplikací při separaci biologických látek. V chromatografické separační metodě je zavedení jim monomer do stacionární fáze má dobrý separační účinek na polysacharidy, glykolipidy, nukleotidy a další látky. Homogenní porézní částice, které ji obsahují, o velikosti částic asi 10 um byly připraveny "více-krokovou mikrosuspenzní polymerizací". Adsorpční a desorpční chování B. nikotinamid adenindinukleotidu (~NAD) pro dihydroxysloučeniny bylo zkoumáno s jeho použitím jako modelové molekuly.
Jednotné částice mohou být použity jako stacionární fáze afinitní vysokoúčinné kapalinové chromatografie pro zlepšení průtokových parametrů a separační účinnosti chromatografické kolony, u které se předpokládá použití pro separaci a stanovení glykoproteinů v plazmě. Může být také zaveden do membránové separace. Možnost separace fruktózy z fermentační nádrže pomocí nosné kapaliny obsahující membránutomonomer byl studován. Bylo zjištěno, že selektivní separační koeficient membrány z dutých vláken pro fruktózu/glukózu by mohl dosáhnout 20. I když je třeba stabilitu a průtokovou rychlost membrány dále zlepšit, membrána má stále dobré vyhlídky na použití.
Bylo popsáno, že byl zaveden do senzoru pro kvantitativní detekci polysacharidů a dalších hydroxylových látek. Ten a další monomery se používají k vytvoření filmu na povrchu zlaté elektrody. Kdyžkyselina fenylboronováspojuje se s cukry v roztoku, mění se elektrolytická vlastnost filmu, což způsobuje změny proudu a tato změna souvisí s koncentrací cukrů, které lze využít pro kvantitativní detekci polysacharidů. Kromě toho byly merkaptanové sloučeniny, které je obsahují, syntetizovány a sestaveny na zlatém povrchu za vzniku samo-složeného filmu TGA-PBA/Au, který může dosáhnout vysoké citlivosti detekce monosacharidů.
Na druhé straně se zavede do gelového substrátu a pozoruje se hologram systému: když se s ním spojí glukóza a další látky, gel expanduje, což má za následek červený posun difrakční vlnové délky hologramu. Tato vlastnost může být použita ke kvantitativní detekci koncentrace glukózy. Systém lze použít pro-monitorování růstu buněk v reálném čase. Pokud jsou biokompatibilní materiály použity jako gelové substráty, mohou být použity jako selektivní holografické senzory pro koncentraci glukózy v tělesných tekutinách. Pokud je zavedena fluorescenční skupinatojeho vazebné chování s glukózou a dalšími látkami povede ke změnám fluorescence. Na základě této vlastnosti lze navrhnout citlivější fluorescenční metodu pro detekci glukózy a dalších látek.
V této oblasti bylo provedeno mnoho studií a souvisejících recenzí. Vzhledem k tomu, že koncentrace glukózy v krvi je pro diagnostiku a léčbu diabetu velmi důležitá, mnoho vědců se zavázalo vyvíjet neinvazivní techniky, které dokážou nepřetržitě monitorovat koncentraci glukózy v krvi v těle. Stávající čočka, která byla optimalizována pro úpravu zraku a propustnost kyslíku, je zapuštěna ve vodě-rozpustnékyselina fenylboronováderiváty obsahující fluorescenční skupiny. Takto vyrobená čočka dokáže rychle a neškodně detekovat koncentraci glukózy v slzách a následně získat koncentraci glukózy v krvi. Je proto ideálním nástrojem pro-sledování koncentrace glukózy v krvi pacientů s cukrovkou v reálném čase.
Způsob přípravy: hlavní technické schéma je: příprava PBA zahrnuje dva kroky: příprava Grignardova reakčního roztoku a jeho příprava z reakčního roztoku Ve druhém kroku se tributylborát používá jako náhrada trimethylborátu ve starém procesu, takže výtěžek produktu může dosáhnout alespoň 60 %; V reakčním procesu je tributylborát hydrolyzován kyselinou za vzniku butanolu. Protože jeho bod varu je mnohem vyšší než u tetrahydrofuranu, lze jej účinně destilovat a separovat a tetrahydrofuran, který odstranil butanol, lze zpracovat. Může být znovu použit pro jeho syntézu, což šetří suroviny a snižuje výrobní náklady produktu o více než 50%. Použití tohoto procesu k výrobě má výhody vysoké účinnosti produktu a nízkých výrobních nákladů.
PBA je organická sloučenina obsahující bor s molekulovým vzorcem C₆H7BO₂ a molekulovou hmotností 121,93. Ve své bílé rhombohedrální krystalové struktuře se atomy boru hybridizují s sp ² za vzniku rovinné trojúhelníkové konformace obsahující prázdný orbital p, což mu dává jedinečnou Lewisovu kyselost. Tato sloučenina prokázala rozsáhlou aplikační hodnotu v organické syntéze, vědě o materiálech, biomedicíně a dalších oblastech a její chemické vlastnosti lze systematicky shrnout takto:
|
|
|
|
|
pKa PBA je asi 8,8 a v jeho vodném roztoku je dynamická rovnováha: při pHpKa se atomy boru spojí s hydroxidovými ionty za vzniku sp 3 hybridizace, čímž se vytvoří tetraedrické boritanové anionty, které vykazují hydrofilitu. Tento konformační přechod reagující na pH je základem pro konstrukci chytrých materiálů, například vlastní-montáž a demontážkyselina fenylboronováobsahující polymery lze dosáhnout úpravou hodnoty pH roztoku.
PBA může vytvářet reverzibilní boronové esterové vazby se sloučeninami obsahujícími cis dihydroxyskupiny, jako je glukóza, polyvinylalkohol, katechol atd. Reakční mechanismus zahrnuje koordinaci prázdných orbitalů atomu boru s osamělými párovými elektrony hydroxylových atomů kyslíku, čímž vzniká pěti- nebo šestičlenná cyklická struktura. Stabilita esterových vazeb je regulována hodnotou pH: za alkalických podmínek reagují borátové anionty s dihydroxyskupinami za vzniku stabilních esterových vazeb; Za kyselých podmínek se štěpením esterové vazby uvolňují substráty. Kromě toho mohou kompetitivní dihydroxysloučeniny v systému nahradit již vytvořené esterové vazby, což bylo použito k vývoji systémů dodávání inzulínu reagujících na glukózu.
V oblasti vědy o materiálech dynamické kovalentní vlastnosti boritanových esterových vazeb dodávají hydrogelům sebe-uzdravovací schopnost. Například polyvinylalkoholový hydrogel obsahující PBA může být po zlomenině spontánně rekonstituován a míra obnovy jeho mechanických vlastností může dosáhnout více než 90 %, což poskytuje nový nápad pro vývoj bionických kožních materiálů.
PBA vykazuje vysokou reaktivitu vůči reaktivním formám kyslíku (ROS). Vezmeme-li příklad peroxidu vodíku, jeho oxidační mechanismus zahrnuje: nukleofilní útok ROS na prázdné orbitaly atomu boru spouští přeskupení elektronů, tvořící peroxidové meziprodukty, následovanou hydrolýzou k odstranění skupin kyseliny borité. Tato vlastnost se používá ke konstrukci nosičů léků reagujících na ROS, jako jsou nanočástice modifikované PBA, které mohou být specificky degradovány v mikroprostředí nádoru (koncentrace ROS až 10 ⁻⁴ M), čímž se dosahuje přesného uvolňování protirakovinných léků. Experimentální data ukazují, že tento typ nosiče má výrazně vyšší stabilitu v normálních tkáních (koncentrace ROS<10 ⁻⁷ M) than in tumor tissues.
Prázdné orbitaly atomů boru mohou vytvářet koordinační vazby se sloučeninami obsahujícími dusík-, jako je pyridin, aminy a molekuly léčiv, jako je doxorubicin. Tato interakce se používá pro zavedení léku a vývoj systému s řízeným uvolňováním. Například nanočástice mezoporézního oxidu křemičitého modifikované PBA mohou imobilizovat doxorubicin prostřednictvím koordinačních vazeb bórového dusíku s kapacitou lékové zátěže až 15 % hmotn. a uvolňování léku může být spuštěno štěpením koordinační vazby v kyselém prostředí nádoru. Kromě toho PBA tvoří stabilní komplex s bázemi ATP adeninu (Kd ≈ 10 ⁻⁵ M), který poskytuje molekulární základ pro konstrukci nanovelů reagujících na ATP.
Jako klíčové činidlo v Suzukiho kopulační reakci může PBA účinně vytvářet uhlíkové uhlíkové vazby s arylhalogenidy za katalýzy palladiem. Mechanismus reakce zahrnuje: oxidační adici (Pd ⁰ → Pd ² ⁺), metalizaci (koordinace mezi PBA a Pd ² ⁺) a redukční eliminaci (tvorba aromatických uhlovodíků). Za podmínek mikrovln-pomoci může výtěžek reakce PBA s arylchloridem dosáhnout 92 % a reakční doba se zkrátí na 10 minut. Tato reakce se stala důležitým nástrojem pro syntézu molekul léčiv (jako je protirakovinný imatinib), materiálů z tekutých krystalů a funkčních polymerů.
PBA má vysokou selektivní rozpoznávací schopnost pro biomolekuly obsahující cis dihydroxy skupiny. Povrch nádorových buněk vysoce exprimuje kyselinu sialovou (obsahující dihydroxy strukturu kyseliny neuraminové) a nanočástice modifikované PBA mohou specificky cílit na nádorové tkáně s účinností cílení 5,8krát vyšší než u nemodifikovaných částic. Kromě toho byla dynamická kombinace PBA a glukózy použita k vývoji systému kontinuálního monitorování glukózy v krvi s citlivostí detekce 0,1 mM a dobou odezvy kratší než 30 sekund.
Chemické vlastnostikyselina fenylboronovázahrnují různé dimenze, včetně acid{0}}zásadité rovnováhy, dynamické kovalentní chemie, redoxní odezvy, koordinace a katalytické aktivity. Tyto vlastnosti z něj dělají ideální platformu pro budování inteligentních systémů pro podávání léků, samo{2}}léčebných materiálů, biosenzorů a funkčních organických molekul. S hlubším pochopením chemického mechanismu bóru se budou vyhlídky aplikace PBA v přesné medicíně, materiálech citlivých na životní prostředí a dalších oblastech nadále rozšiřovat.
FAQ
1. Jaké jsou základní chemické vlastnosti kyseliny fenylboronové?
Jedná se o organickou sloučeninu boru a její základní charakteristika pochází z elektron{0}}deficientní povahy atomu boru, což mu umožňuje reverzibilně se vázat se strukturami obsahujícími cis dioly (jako jsou cukry) nebo určité dusíkové funkční skupiny. Tato vlastnost z něj dělá klíčový nástroj pro chemické snímání a molekulární rozpoznávání.
2. Jakou roli hraje při monitorování hladiny cukru v krvi?
Jedná se o základní identifikační součást senzorů ve většině systémů kontinuálního monitorování glukózy (CGM). Reverzibilní vazbou glukózy v tkáňovém moku způsobuje změny v proudových nebo fluorescenčních signálech, což umožňuje enzymové -bezplatné{2}} měření koncentrace glukózy v krvi v reálném čase, čímž se vyhne nevýhodám tradičních enzymatických metod, které jsou náchylné k inaktivaci.
3. Jaké jsou kromě sledování hladiny cukru v krvi některé další špičkové-oblasti použití?
Zahrnuje: 1) Dodávka léčiv: Navrhování "inteligentních" systémů uvolňování léčiva využitím jejich citlivosti na cukry; 2) Reverzibilní kovalentní chemie: Používá se pro dynamickou kovalentní vazbu a samo -opravující materiály; 3) Analýza a separace glykoproteinu: Na základě jeho specifické schopnosti zachytit cukerné struktury.
Populární Tagy: kyselina fenylboronová cas 98-80-6, dodavatelé, výrobci, továrna, velkoobchod, koupit, cena, hromadné, na prodej