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喹诺酮类药物的荧光光谱行为及构效关系研究

【摘要】: 喹诺酮类药物(如氧氟沙星、诺氟沙星、环丙沙星等)抗生素以其高效、广谱、服用方便等优点在临床上发挥了越来越重要的作用。同时因其存在一系列的缺点,开发高活性、低副作用的新型喹诺酮类药物一直是研究热点,但一直受到高昂的开发费用和较长的开发周期的限制。因此,根据已知或已开发的药物数据进行构效关系研究,发现药效团及其作用,研究作用机理,分析待开发药物的分子结构,预测新化合物的抗菌活性,实现理性药物分子设计,使药物开发做到有的放矢,减小盲目性,缩短开发周期,降低开发成本,开发高活性、低副作用的新型喹诺酮药物。本文基于电荷转移和氢键进行了喹诺酮药物的荧光光谱行为及定量构效关系(QSAR)研究,论文主要内容如下: 1. 研究了氧氟沙星在乙醇中的荧光特性及在乙醇中与四氯苯醌的电荷转移反应及荧光特性,指出了氧氟沙星的给电子特性,同时确定了反应条件,最大激发波长329.3nm,最大发射波长474.0nm,复合比四氯苯醌:氧氟沙星=1:2,比尔定律线性范围0.8~8×10~(-7)mol/L,最低检出限1.84×10~(-8)mol/L。并进行了氧氟沙星胶囊的测定。本法操作方便,稳定性好,灵敏度高,回收率符合要求。 该实验结果表明:氧氟沙星是一个较强的电子给体,可推测在体内药物作用过程中,它与电子受体进行作用,发挥药理作用。 2. 研究了在缓冲溶液中,Mg(Ⅱ)、氧氟沙星、氨基酸(丝氨酸、亮氨酸)三元体系的荧光特性,指出金属离子镁对氧氟沙星的荧光具有淬灭作用,而丝氨酸和亮氨酸对氧氟沙星的荧光无明显作用,但在三元体系中,Mg(Ⅱ)对氧氟沙星具有荧光增敏作用,说明了三者具有协同作用。结果表明,Mg(Ⅱ)在喹诺酮药理过程中发挥重要功能。同时实验还表明,在相同条件下,加入丝氨酸的体系比亮氨酸明显有更高的荧光值,说明丝氨酸与氧氟沙星的作用更强,结合分子生物学拓扑异构酶的变异,拓扑异构酶的这个位点应该是氧氟沙星的作用靶点。并且随着这种变异,氢键生成能力变弱,推测喹诺酮通过氢键发挥药理作用。因此开发适宜的具有较强生成氢键倾向且与拓扑异构酶结构相匹配的新药应具有高活性。 3. 对18个N一1位取代的哇诺酮类药物进行了多元回归构效关系研究,用Mopac 和Ganss98在个人微机上进行了相关参数的计算,分别采用了AMI(A ustin Model) 和MND以改进的忽略双原子微分重叠)两种方法,回归结果表明其主要影响因素 依次为HOMO(最高分子占有轨道)、Al(4一位酮基氧)、凡和3一位淡基拨基氧), 其中HOMO、Al支持失电子机理,从总体上说明了哇诺酮类药物的给电子作用 机理,凡支持得电子机理,推测其为它和DNA的负电磷酸机团作用。 从AMI和MNDO的回归结果来看,AMI法的回归系数稍高一些,回归结 果较好,这与AMI法能考虑到氢键作用相关,说明了哇诺酮药理作用过程中的 氢键成份,与前面的结论一致。 4. 利用人工神经网络对多位取代的69个喳诺酮类药物进行了活性预测,分别 使用BP(反向传播)、LM(LM算法)、RB砚径向基)网络。BP网络不能得到较 好的收敛结果,对LM网络神经元优化个数为15个,径向基函数的宽度选择为 1。其中径向基网络收敛速度最快,不超过100次迭代就可得到较精确的迭代结 果,对训练集的预测正确率100%,其中使用AMI法得到的参数对23个预测集 的预测正确率82.6%,MNDO法对预测集的预测正确率78.3%,与文献相比正 确率较高,前者略高于后者,支持药物的氢键机理。 综上所述,开发4-位酮氧高净电荷且易生成氢键的新型哇诺酮应是新药研发 的方向。本文的研究结果为药物分析、药理研究提供了依据,并为新药开发提供 了新的方法和工具。

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