Herstellungsverfahren und Anwendung einer immobilisierten Betulinsäure-Affinitäts-Integralsäule
23-Hydroxybetulinsäure (23-HBA) ist eine lupinenartige pentacyclische Triterpenoidverbindung, die aus der traditionellen chinesischen Heilpflanze Pulsatilla chinensis aus der Familie der Hahnenfußgewächse isoliert wurde. Sie ist auch in verschiedenen Pflanzen wie Betula pubescens, Ziziphus mauritiana, Prunella vulgaris und Apocynaceae verbreitet, wobei sie in der Betula-Familie besonders reichlich vorkommt. Die moderne pharmakologische Forschung hat gezeigt, dass es eine Reihe von Wirkungen hat, wie z. B. antivirale Wirkung, Hemmung der Tumorzellproliferation, Hemmung der Angiogenese und kombinierte Sensibilisierung. So verfügt diese Art von Verbindung über einen einzigartigen Wirkmechanismus, eine extrem geringe Toxizität und minimale Nebenwirkungen, was sie zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Anti-HIV-1-Therapie macht. So können viele Derivate von 23-HBA auch die biologische Aktivität verschiedener Tumore und Krebszellen hemmen, wie z. B. Rektumkarzinom, Lungenkrebs, Leukämie, Lymphom, Prostatakrebs, Eierstockkrebs usw., indem sie spezifische Enzyme hemmen, die für das Überleben und das Wachstum der Zellen erforderlich sind, wie z. B. Ornithindecarboxylase. Daher wird 23-HBA als eine führende Verbindung mit bedeutendem Forschungswert angesehen.
In den letzten Jahren hat unsere Forschungsgruppe systematische Studien zur Derivatisierung von 23-HBA durchgeführt und das wichtige Derivat 3,23-Diacetyl-17-Essigsäure-Betulinsäure (im Folgenden als Derived BA bezeichnet) von 23-HBA mit besserer Aktivität erhalten. Die Erforschung des Wirkmechanismus solcher 23-HBA-Derivate steckt jedoch noch in den Kinderschuhen, und es gibt nur wenige Berichte über ihre Ziele, so dass das Dilemma der unklaren Ziele und Mechanismen besteht. Die Entwicklung einer wirksamen, schnellen und einfachen Methode zur Identifizierung von Protein-/Enzymzielen von Naturstoffen hat daher eine sehr breite und wichtige Anwendungsperspektive. Es ist erwähnenswert, dass es in den letzten Jahren verschiedene technologische Mittel für die Entdeckung und Erforschung von Zielproteinen von Arzneimitteln gegeben hat; darunter die chemische Proteomik-Technologie, die auf der Affinitätsanreicherung basiert, die die spezifischen Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen nutzen oder simulieren kann und als stationäre Phase für die Chromatographie dient, um spezifische Substanzen aus komplexen Mischungen selektiv zu analysieren und zu reinigen. Daher ist sie zu einer der wichtigsten Methoden für die Untersuchung von Zielproteinen für niedermolekulare Arzneimittel geworden und bietet erhebliche Vorteile wie einen hohen Durchsatz und niedrige Kosten. Bislang wurde die Affinitätschromatographie erfolgreich für die Suche nach Zielproteinen verschiedener Arzneimittel wie Tacrolimus, Cyclosporin, Methotrexat usw. eingesetzt. Durch die Herstellung einer neuartigen Affinitätschromatographiesäule, die mit 23-HBA-Derivaten gebunden ist, untersuchen wir das Affinitätsscreening von Proteinen, die aus Zellen oder Geweben extrahiert wurden, um entsprechende Zielproteine zu entdecken. Damit sollen neue Ideen und Methoden für die Suche und Untersuchung von Zielproteinen von Naturstoffen entwickelt werden. Gleichzeitig wird damit eine wichtige Forschungsplattform für die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen niedermolekularen Naturstoffen und verschiedenen Zielproteinen geschaffen.
Von den gängigen Matrixmaterialien für die Affinitätsanreicherung hat Kieselgel eine gute chromatografische Leistung, ist aber wenig säure- und laugenbeständig; Harz und Agarose sind für einen breiten pH-Bereich geeignet, haben aber eine geringe mechanische Festigkeit. Eine monolithische Säule ist eine stationäre Phase mit kontinuierlichem Bett, die durch In-situ-Polymerisation einer Mischung aus Monomeren, Vernetzern, Initiatoren und Porenbildnern in einer chromatographischen Säule gebildet wird und sich für schnelle Analysen und Flussratengradienten eignet. Im Vergleich zu herkömmlichen gepackten Säulen bietet sie die Vorteile eines einfachen Herstellungsverfahrens, einer einfachen Modifizierung, einer hohen Säuleneffizienz, einer guten Permeabilität, eines niedrigen Gegendrucks und einer schnellen Stoffübertragungsrate; gleichzeitig bietet sie den Vorteil einer kontrollierbaren Porengröße, was große Vorteile bei der Trennung und Analyse von Biomolekülen bietet. Daher ist die Entwicklung einer neuen Affinitätschromatographie auf Polymerbasis, die sich durch Säure- und Laugenbeständigkeit und gute Biokompatibilität auszeichnet, von großer theoretischer und praktischer Bedeutung.
Es gibt derzeit keine Literaturberichte über monolithische Säulen aus organischen Polymeren, die mit 23-HBA-Verbindungen gebunden sind. In dieser Studie wurde hauptsächlich die bereits erwähnte "Ein-Topf-Methode" verwendet, um eine neuartige monolithische Säule aus immobilisiertem 23-HBA-Zielpolymer Poly(GMA-EDA-BA-co-EDMA) durch thermische In-situ-Polymerisation in einer Kapillarsäule mit einem Innendurchmesser von 100 μm herzustellen; gleichzeitig wurden die Zusammensetzung und das Verhältnis der vorbereiteten monolithischen Säule gründlich erforscht und ihr Wirkmechanismus untersucht.

In diesem Artikel wird eine Methode zur Herstellung einer Affinitätschromatographiesäule für die Immobilisierung kleiner Moleküle von Naturprodukten untersucht. Zunächst werden EDA-BA-funktionelle Monomere (Liganden) mit aktiven Ethylendiamingruppen synthetisiert, indem die 28-Position verändert wird, was die Aktivität nicht wesentlich beeinflusst. Poly(GMA-EDA-BA co EDMA)-Integralchromatographiesäulen werden durch eine "Ein-Topf-Methode" mit anderen Monomeren und Vernetzungsmitteln hergestellt. Im Mittelpunkt dieser Studie steht die Entwicklung einer Methode zur Herstellung von Affinitätschromatographiesäulen für die Immobilisierung kleiner Moleküle von Naturprodukten mit Werbewert. Die "Ein-Topf-Methode" hat große Vorteile in Bezug auf die Effizienz der Präparation, da sie nicht nur Zeit spart und die Kosten für die Reinigung der Monomere senkt, sondern auch die Affinität der Chromatographiesäule erhält. Der Grad der Kommerzialisierung der funktionellen Monomere (Liganden) bestimmt jedoch den weiteren Wert der Methode; derzeit ist es noch notwendig, Derivate auf der Grundlage der einzelnen kleinen Moleküle zu entwerfen, was gewisse Mängel aufweist. Was die praktische Anwendung und Förderung dieser Affinitätschromatographiesäule in komplexen Systemen betrifft, so sind weitere Forschungsarbeiten in nachfolgenden Experimenten erforderlich.
Naturstoffe sind seit jeher eine wichtige Quelle für die Entdeckung neuer Arzneimittel, und die Immobilisierung von Naturstoffen zur Herstellung entsprechender Affinitätschromatographiesäulen ist hilfreich für die Entwicklung von Naturstoffen und damit einer der Hotspots in der Forschung. Dieser Artikel zielt darauf ab, eine schnelle, effektive und praktikable Methode für die Suche und Untersuchung von Zielproteinen von Naturprodukten zu etablieren. Gleichzeitig bietet er auch eine wichtige Forschungsmethode und Plattform für die Erforschung der Interaktion zwischen niedermolekularen Naturprodukten und verschiedenen Zielproteinen, die eine gute Wirksamkeit bei Krankheiten zeigen soll. Die Wirkung wird hauptsächlich durch die Hemmung von Alpha-Amylase und Alpha-Glucosidase erzielt, wodurch die Hydrolyse von Polysacchariden verringert und die Glykansynthese gefördert wird. Dies deutet darauf hin, dass BA eine Affinitätsbeziehung mit Alpha-Glucosidase eingehen kann, wodurch ein signifikanter chromatographischer Retentionseffekt erzielt wird. Diese Studie liefert eine wissenschaftliche Grundlage für die Erforschung des Wirkmechanismus dieser integralen Säule, aber ihre spezifische Anwendung in realen Proben muss in nachfolgenden Arbeiten noch weiter gefördert werden.