Основната стойност нафенилборна киселинасе крие в неговите уникални празни орбитали с-електронен дефицит на борния атом, които му позволяват да претърпи обратимо ковалентно свързване с молекули, съдържащи цис диолови структури (като глюкоза). Това на пръв поглед просто химическо свойство се превърна в крайъгълен камък на съвременната технология за непрекъснат мониторинг на глюкозата - то замества традиционния ензимен метод и постига дългосрочно-стабилно динамично отчитане на глюкозата в тъканната течност без често калибриране. Отвъд областта на медицината, това също е деликатен „молекулярен ключ“: в системите за доставяне на лекарства, той може да освобождава лекарства интелигентно в отговор на промените в нивата на кръвната захар; в науката за материалите конструира само-възстановяващи се динамични ковалентни мрежи; в химическата биология се използва за улавяне и анализ на гликопротеини. Следователно фенилборната киселина е не само химическа молекула, но и универсален молекулярен инструмент, който свързва химията, биологията и науката за материалите, превръщайки поведението на микроскопично разпознаване в макроскопични интелигентни функции.
|
Химическа формула |
C6H7BO2 |
|
Точна маса |
122 |
|
Молекулно тегло |
122 |
|
m/z |
122 (100.0%), 121 (24.8%), 123 (6.5%), 122 (1.6%) |
|
Елементен анализ |
C, 59.10; H, 5.79; B, 8.87; O, 26.24 |
|
|
|
Диабетът е метаболитно заболяване с множество причини, характеризиращо се с хронична хипергликемия, придружена от метаболитни нарушения на захар, мазнини и протеини, причинени от инсулинова секреция и/или функционални дефекти. При пациенти с инсулинозависим диабет се изисква продължително-подкожно инжектиране на инсулин, което прави поносимостта на лечението много лоша. Саморегулиращата се система за доставяне на инсулин, чувствителна към кръвната захар, може да регулира количеството освободен инсулин според концентрацията на глюкоза в кръвта, като по този начин повишава поносимостта на лечението и предотвратява появата на хипогликемия. Това е идеален начин за администриране.
Той може да образува комплекс с глюкозата, така че през последните години той беше въведен в системата на лекарствения носител като мономер, отговарящ на концентрацията на глюкоза, за да регулира отделянето на инсулин автономно. Инсулинът се гликозилира и се свързва с гел микросфери, съдържащи 4% (mo1) него. Когато има глюкоза, гликозилираният инсулин намалява поради конкурентното му заместванефенилборна киселинасайтове.
Те откриха, че малка промяна в концентрацията на глюкоза би довела до бързо освобождаване на инсулин и може да постигне импулсно освобождаване с пулсова промяна на концентрацията на глюкоза. Въвеждането на аминогрупи във фенилборен гел може да подобри стабилността на фенилборните йони, да увеличи броя на фенилборните комплекси при физиологични условия на pH, да увеличи инсулиновото натоварване и да отговори на освобождаването на глюкоза до 120 часа.
Почти всички биологични клетъчни мембрани съдържат гликозилирани вещества, като гликолипиди или гликопротеини, с различен брой хидроксилни групи (например ганглиозидите са керамиди с различен брой захарни остатъци), така че те имат места на свързване с него. Тази характеристика прави приложението на PBA в тъканното инженерство все по-загрижено. Изследвано е поведението на свързване на PAPBA с JV ацетилневраминова киселина (Neu5Ac, сиалова киселина) в различни pH разтвори.
Изследването показва, че благодарение на C 5-позиционната аминогрупа има стабилен ефект върху борния атом. При физиологична рН стойност 7-4, константата на свързване на PAPBA и Neu5Ac е 7 пъти по-голяма от тази на PAPBA и глюкозата.
Това показва, че Neu5Ac може да бъде основният рецептор във взаимодействието междутои биофилм. Поли (L) беше присаден с него и полиетилен гликол (PEG), съответно лизин (PLL) скелет. PBA, като място на свързване на съполимера, може да се свърже с цис хидроксилни групи на рецептори като гликолипиди и гликопротеини на биофилма, докато PEG е несвързващото място
Точка, може да предотврати свързването на чужд лектин и антитела. Чрез регулиране на съдържанието на PBA и PEG в съполимера, той може да бъде стабилно свързан с клетката и да образува PEG защитен слой извън клетката. Следователно, този съполимер може да се използва за предотвратяване на клетъчна агрегация, причинена от адхезия на антитела към червените кръвни клетки след кръвопреливане, и също така предотвратява адхезия на неутрофили към васкуларни ендотелни клетки след реперфузия.
Той може да си сътрудничи с полихидрокси съединения, което го прави много приложения при разделянето на биологични вещества. При хроматографския метод на разделяне, въвеждането на тях мономерът в стационарната фаза има добър ефект на разделяне на полизахариди, гликолипиди, нуклеотиди и други вещества. Хомогенни порести частици, съдържащи го, с размер на частиците от около 10 um бяха получени чрез "много-етапна полимеризация на микро суспензия". Адсорбционното и десорбционното поведение на В. никотинамид аденин динуклеотид (~NAD) за дихидрокси съединения беше изследвано, използвайки го като моделна молекула.
Еднородните частици могат да се използват като стационарна фаза на афинитетна високоефективна течна хроматография за подобряване на параметрите на потока и ефективността на разделяне на хроматографската колона, която се очаква да се използва за разделяне и определяне на гликопротеини в плазмата. Може да се въведе и в мембранното разделяне. Възможността за отделяне на фруктоза от ферментационния резервоар чрез използване на поддържаща течна мембрана, съдържащатое изследван мономер. Установено е, че селективният коефициент на разделяне на мембраната от кухи влакна за фруктоза/глюкоза може да достигне 20. Въпреки че стабилността и скоростта на потока на мембраната трябва да бъдат допълнително подобрени, мембраната все още има добри перспективи за приложение.
Съобщава се, че е въведен в сензора за количествено откриване на полизахариди и други хидроксилни вещества. Той и други мономери се използват за образуване на филм върху повърхността на златния електрод. Когафенилборна киселинасе комбинира със захари в разтвор, електролитното свойство на филма се променя, причинявайки промени в тока и тази промяна е свързана с концентрацията на захари, която може да се използва за количествено откриване на полизахариди. В допълнение, съдържащите ги меркаптанови съединения бяха синтезирани и сглобени върху златната повърхност, за да образуват само-сглобен филм TGA-PBA/Au, който може да постигне висока чувствителност на откриване на монозахариди.
От друга страна, той се въвежда в субстрата на гела и се наблюдава холограмата на системата: когато глюкозата и други вещества се комбинират с нея, гелът се разширява, което води до червено изместване на дължината на вълната на дифракцията на холограмата. Това свойство може да се използва за количествено откриване на концентрацията на глюкоза. Системата може да се използва за-наблюдение в реално време на клетъчния растеж. Ако се използват биосъвместими материали като гел субстрати, те могат да се използват като селективни холографски сензори за концентрация на глюкоза в телесни течности. Ако се въведе флуоресцентна групатоповедението му при свързване с глюкоза и други вещества ще доведе до промени във флуоресценцията. Въз основа на това свойство може да бъде проектиран по-чувствителен флуоресцентен метод за откриване на глюкоза и други вещества.
Има много проучвания в тази област и свързани с тях прегледи. Тъй като концентрацията на кръвната захар е много важна за диагностицирането и лечението на диабета, много изследователи се ангажират с разработването на не-инвазивни техники, които могат непрекъснато да наблюдават концентрацията на кръвна захар в тялото. Съществуващата леща, която е оптимизирана за регулиране на зрението и кислородна пропускливост, е вградена с водо-разтворимфенилборна киселинапроизводни, съдържащи флуоресцентни групи. Така направената леща може бързо и безобидно да открие концентрацията на глюкоза в сълзите и след това да получи концентрацията на глюкоза в кръвта. Следователно той е идеален инструмент за-мониторинг в реално време на концентрацията на кръвната захар на пациенти с диабет.
Метод на приготвяне: основната техническа схема е: приготвянето на PBA включва два етапа: приготвянето на реакционния разтвор на Grignard и приготвянето му от реакционния разтвор. Във втория етап триметил боратът се използва за заместване на триметил борат в стария процес, така че добивът на продукта може да достигне поне 60%; В реакционния процес трибутилборатът се хидролизира от киселина, за да се получи бутанол. Тъй като неговата точка на кипене е много по-висока от тетрахидрофурана, той може да бъде ефективно дестилиран и отделен, а тетрахидрофуранът, който е отстранил бутанола, може да бъде обработен. Може да се използва повторно за синтеза му, спестявайки суровини и намалявайки производствените разходи на продукта с повече от 50%. Използването на този процес за производство има предимствата на висока ефективност на продукта и ниски производствени разходи.
PBA е органично съединение, съдържащо бор, с молекулна формула C ₆ H ₇ BO ₂ и молекулно тегло 121,93. В неговата бяла ромбоедрична кристална структура атомите на бор се хибридизират със sp², за да образуват равнинна триъгълна конформация, съдържаща празна p орбитала, което му придава уникална киселинност на Люис. Това съединение е демонстрирало широка стойност на приложение в органичния синтез, науката за материалите, биомедицината и други области и неговите химични свойства могат да бъдат систематично обобщени, както следва:
|
|
|
|
|
pKa на PBA е около 8,8 и има динамично равновесие във водния му разтвор: когато pHpKa, борните атоми се комбинират с хидроксидни йони, за да образуват sp ³ хибридизация, генерирайки тетраедрични боратни аниони, които проявяват хидрофилност. Този реагиращ на pH конформационен преход е основата за конструиране на интелигентни материали, например само-сглобяване и разглобяване нафенилборна киселинасъдържащи полимери може да се постигне чрез регулиране на рН стойността на разтвора.
PBA може да образува обратими връзки на боронов естер със съединения, съдържащи цис дихидрокси групи, като глюкоза, поливинил алкохол, катехол и др. Реакционният механизъм включва координацията на празни орбитали на борен атом с несподелена двойка електрони на хидроксилни кислородни атоми, образувайки пет или шест членна циклична структура. Стабилността на естерните връзки се регулира от стойността на pH: при алкални условия боратните аниони реагират с дихидрокси групи, за да образуват стабилни естерни връзки; При киселинни условия разцепването на естерната връзка освобождава субстрати. В допълнение, конкурентни дихидрокси съединения в системата могат да заменят вече образуваните естерни връзки, които са били използвани за разработване на реагиращи на глюкозата системи за доставяне на инсулин.
В областта на науката за материалите динамичните ковалентни свойства на боратните естерни връзки придават на хидрогеловете способност за само-възстановяване. Например, хидрогелът от поливинил алкохол, съдържащ PBA, може да бъде спонтанно възстановен след счупване и степента на възстановяване на неговите механични свойства може да достигне повече от 90%, осигурявайки нова идея за разработването на бионични кожни материали.
PBA проявява висока реактивност към реактивни кислородни видове (ROS). Вземайки водороден пероксид като пример, неговият механизъм на окисление включва: ROS нуклеофилна атака върху празни орбитали на борни атоми задейства пренареждане на електрони, образувайки междинни пероксидни съединения, последвано от хидролиза за отстраняване на групите на боронова киселина. Тази характеристика се използва за конструиране на реагиращи на ROS лекарствени носители, като PBA модифицирани наночастици, които могат да бъдат специфично разградени в туморната микросреда (ROS концентрация до 10 ⁻⁴ M), постигайки прецизно освобождаване на противоракови лекарства. Експерименталните данни показват, че този тип носител има значително по-висока стабилност в нормалните тъкани (концентрация на ROS<10 ⁻⁷ M) than in tumor tissues.
Свободните орбитали на борните атоми могат да образуват координационни връзки с -съдържащи азот съединения като пиридин, амини и лекарствени молекули като доксорубицин. Това взаимодействие се използва за зареждане с лекарства и разработване на система за контролирано освобождаване. Например, PBA модифицирани мезопорести наночастици от силициев диоксид могат да обездвижат доксорубицин чрез координационни връзки с борен азот, с капацитет на натоварване на лекарството до 15 тегл.%, а освобождаването на лекарството може да бъде предизвикано от разцепване на координационната връзка в кисела туморна среда. В допълнение, PBA образува стабилен комплекс с ATP аденинови бази (Kd ≈ 10 ⁻⁵ M), осигурявайки молекулярна основа за конструиране на ATP-отзивчиви наноклапани.
Като ключов реагент в реакцията на свързване на Suzuki, PBA може ефективно да образува въглеродни въглеродни връзки с арилхалиди при паладиева катализа. Механизмът на реакцията включва: окислително добавяне (Pd ⁰ → Pd ² ⁺), метализация (координация между PBA и Pd ² ⁺) и редукционно елиминиране (образуване на ароматни въглеводороди). При микровълнови -условия реакционният добив на PBA с арил хлорид може да достигне 92%, а времето за реакция се съкращава до 10 минути. Тази реакция се превърна във важен инструмент за синтезиране на лекарствени молекули (като противо{6}}раковото лекарство иматиниб), течнокристални материали и функционални полимери.
PBA има висока селективна способност за разпознаване на биомолекули, съдържащи цис дихидрокси групи. Повърхността на туморните клетки силно експресира сиалова киселина (съдържаща дихидрокси структура на невраминова киселина) и PBA модифицираните наночастици могат специфично да се насочват към туморни тъкани, с ефективност на насочване 5,8 пъти по-висока от немодифицираните частици. В допълнение, динамичната комбинация от PBA и глюкоза е използвана за разработване на система за непрекъснат мониторинг на кръвната захар с чувствителност на откриване от 0,1 mM и време за реакция по-малко от 30 секунди.
Химичните свойства нафенилборна киселинаобхващат множество измерения, включително киселинно{0}}основно равновесие, динамична ковалентна химия, редокс реакция, координация и каталитична активност. Тези характеристики го правят идеална платформа за изграждане на интелигентни системи за доставяне на лекарства, само-възстановяващи се материали, биосензори и функционални органични молекули. С по-задълбочено разбиране на химическия механизъм на бора, перспективите за приложение на PBA в прецизната медицина, материалите, отговарящи на околната среда, и други области ще продължат да се разширяват.
ЧЗВ
1. Какви са основните химични свойства на фенилборната киселина?
Това е органично борно съединение и основната му характеристика произтича от електро{0}}дефицитната природа на борния атом, което му позволява да се свързва обратимо със структури, съдържащи цис-диоли (като захари) или определени азотни функционални групи. Това свойство го прави ключов инструмент за химическо усещане и молекулярно разпознаване.
2. Каква роля играе при проследяването на кръвната захар?
Това е основният идентификационен компонент на сензорите в повечето системи за непрекъснат мониторинг на глюкозата (CGM). Чрез обратимо свързване на глюкозата в тъканната течност, той причинява промени в тока или флуоресцентните сигнали, позволявайки измерване-без ензими в реално-време на концентрацията на глюкоза в кръвта, избягвайки недостатъка на традиционните ензимни методи, които са склонни към инактивиране.
3. Освен проследяването на кръвната захар, кои са някои други-области на приложение?
Включително: 1) Доставка на лекарства: Проектиране на "интелигентни" системи за освобождаване на лекарства чрез използване на тяхната чувствителност към захари; 2) Обратима ковалентна химия: Използва се за динамично ковалентно свързване и само-възстановяващи се материали; 3) Гликопротеинов анализ и разделяне: Въз основа на неговата специфична способност за улавяне на захарни структури.
Популярни тагове: фенилборна киселина cas 98-80-6, доставчици, производители, фабрика, търговия на едро, купуване, цена, насипно състояние, за продажба