PL222413B1 - Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracylu - Google Patents
Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracyluInfo
- Publication number
- PL222413B1 PL222413B1 PL402675A PL40267513A PL222413B1 PL 222413 B1 PL222413 B1 PL 222413B1 PL 402675 A PL402675 A PL 402675A PL 40267513 A PL40267513 A PL 40267513A PL 222413 B1 PL222413 B1 PL 222413B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- layer
- fluorouracil
- bis
- methane
- imprinted polymer
- Prior art date
Links
- GHASVSINZRGABV-UHFFFAOYSA-N Fluorouracil Chemical compound FC1=CNC(=O)NC1=O GHASVSINZRGABV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 176
- 229960002949 fluorouracil Drugs 0.000 title claims description 176
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 229920000344 molecularly imprinted polymer Polymers 0.000 title claims description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 6
- -1 methane substituted Chemical class 0.000 title 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 38
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 34
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 claims description 24
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical group CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical group NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 14
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical group O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 claims description 8
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 claims description 8
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 claims description 8
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 claims description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 7
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical group O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 claims description 6
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 125000000848 adenin-9-yl group Chemical group [H]N([H])C1=C2N=C([H])N(*)C2=NC([H])=N1 0.000 claims description 4
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 3
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 12
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 11
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- FHIDNBAQOFJWCA-UAKXSSHOSA-N 5-fluorouridine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C(F)=C1 FHIDNBAQOFJWCA-UAKXSSHOSA-N 0.000 description 8
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 8
- QOFISLVSYFISJV-UHFFFAOYSA-N acetonitrile;1,2-dichlorobenzene Chemical compound CC#N.ClC1=CC=CC=C1Cl QOFISLVSYFISJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 6
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 6
- KZMAWJRXKGLWGS-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-[4-(4-methoxyphenyl)-1,3-thiazol-2-yl]-n-(3-methoxypropyl)acetamide Chemical group S1C(N(C(=O)CCl)CCCOC)=NC(C=2C=CC(OC)=CC=2)=C1 KZMAWJRXKGLWGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 4
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 4
- UCTWMZQNUQWSLP-UHFFFAOYSA-N adrenaline Chemical compound CNCC(O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 UCTWMZQNUQWSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 4
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 4
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 4
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- XFHTVCMRNSBQCF-UHFFFAOYSA-N 4-(2-bromoethoxy)benzaldehyde Chemical compound BrCCOC1=CC=C(C=O)C=C1 XFHTVCMRNSBQCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGHHSNMVTDWUBI-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybenzaldehyde Chemical compound OC1=CC=C(C=O)C=C1 RGHHSNMVTDWUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FCZOVUJWOBSMSS-UHFFFAOYSA-N 5-[(6-aminopurin-9-yl)methyl]-5-methyl-3-methylideneoxolan-2-one Chemical compound C1=NC2=C(N)N=CN=C2N1CC1(C)CC(=C)C(=O)O1 FCZOVUJWOBSMSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004057 DFT-B3LYP calculation Methods 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 2
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HVSHKFIJUYMMLO-UHFFFAOYSA-N NC1=C2N=CN(CCOC3=CC=C(C=O)C=C3)C2=NC=N1 Chemical compound NC1=C2N=CN(CCOC3=CC=C(C=O)C=C3)C2=NC=N1 HVSHKFIJUYMMLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 2
- 230000001195 anabolic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 238000002414 normal-phase solid-phase extraction Methods 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003077 quantum chemistry computational method Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- PAAZPARNPHGIKF-UHFFFAOYSA-N 1,2-dibromoethane Chemical compound BrCCBr PAAZPARNPHGIKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLSRKCIBHNJFHA-UHFFFAOYSA-N 2-(trifluoromethyl)prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C(=C)C(F)(F)F VLSRKCIBHNJFHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 4-bromo-1,1,1-trifluorobutane Chemical compound FC(F)(F)CCCBr DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RAIRJKWTBBDDAR-UHFFFAOYSA-N 5,6-Dihydro-5-fluorouracil Chemical compound FC1CNC(=O)NC1=O RAIRJKWTBBDDAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFEKDTCAMMOLQP-RRKCRQDMSA-N 5-fluorodeoxyuridine monophosphate Chemical compound O1[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)C[C@@H]1N1C(=O)NC(=O)C(F)=C1 HFEKDTCAMMOLQP-RRKCRQDMSA-N 0.000 description 1
- 241000408939 Atalopedes campestris Species 0.000 description 1
- 102100022334 Dihydropyrimidine dehydrogenase [NADP(+)] Human genes 0.000 description 1
- 108010066455 Dihydrouracil Dehydrogenase (NADP) Proteins 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 241001534066 Smithatris supraneanae Species 0.000 description 1
- 108010022394 Threonine synthase Proteins 0.000 description 1
- 102000005497 Thymidylate Synthase Human genes 0.000 description 1
- HKUJAJKSNVIDLX-RRKCRQDMSA-N [(2R,3S,5R)-5-(5-fluoro-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methyl phosphono hydrogen phosphate Chemical compound O1[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)C[C@@H]1N1C(=O)NC(=O)C(F)=C1 HKUJAJKSNVIDLX-RRKCRQDMSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000012305 analytical separation technique Methods 0.000 description 1
- 230000001093 anti-cancer Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001925 catabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- OQNGCCWBHLEQFN-UHFFFAOYSA-N chloroform;hexane Chemical compound ClC(Cl)Cl.CCCCCC OQNGCCWBHLEQFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WORJEOGGNQDSOE-UHFFFAOYSA-N chloroform;methanol Chemical compound OC.ClC(Cl)Cl WORJEOGGNQDSOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000824 cytostatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000001085 cytostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000001177 diphosphate Substances 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Substances CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000004401 flow injection analysis Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 230000002496 gastric effect Effects 0.000 description 1
- 201000010536 head and neck cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000014829 head and neck neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- LKGZVGKQDZDRGT-UHFFFAOYSA-N n-(prop-2-enoylcarbamoyl)prop-2-enamide Chemical compound C=CC(=O)NC(=O)NC(=O)C=C LKGZVGKQDZDRGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DYFKVBQGIGQYCJ-UHFFFAOYSA-N n-[6-(prop-2-enoylamino)pyridin-2-yl]prop-2-enamide Chemical compound C=CC(=O)NC1=CC=CC(NC(=O)C=C)=N1 DYFKVBQGIGQYCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- KBLZDCFTQSIIOH-UHFFFAOYSA-M tetrabutylazanium;perchlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)(=O)=O.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC KBLZDCFTQSIIOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000000825 ultraviolet detection Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 05.02.2013 (19) PL (11) 222413 (13) B1 (51) Int.Cl.
C07D 473/02 (2006.01) C07D 409/14 (2006.01) C08F 34/04 (2006.01) C08F 2/58 (2006.01) G01N 27/00 (2006.01)
Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracylu (73) Uprawniony z patentu:
INSTYTUT CHEMII FIZYCZNEJ POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:
18.08.2014 BUP 17/14 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.07.2016 WUP 07/16 (72) Twórca(y) wynalazku:
TAN-PHAT HUYNH, Warszawa, PL FRANCIS D'SOUZA, Flower Mound, US WŁODZIMIERZ KUTNER, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Renata Piekarz
PL 222 413 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracylu.
5-Fluorouracyl (FU), fluorowy analog uracylu, w swojej strukturze zawiera, jak macierzysty uracyl, dwa ugrupowania pseudoamidowe. Dlatego łatwo rozpuszcza się w rozpuszczalnikach polarnych, takich jak na przykład dimetyloformamid (DMF) i metanol. FU dysocjuje dwustopniowo ze stałymi d ysocjacji pKa,i = 8,0 i pKa,2 = 13,0 (Dawson, R. M. C., Data for Biochemical Research. 3rd ed.; Clarendon Press: New York, 1989; str. 592). Jest on cytostatykiem fazospecyficznym (faza S) od pięćdziesięciu lat z powodzeniem stosowanym w chemioterapii raka przewodu pokarmowego (okrężnicy i o dbytu) oraz raka występującego w obrębie głowy i szyi (Heidelberger, C.; Chaudhuri, N. K.; Danneberg, P.; Mooren, D.; Griesbach, L.; Duschinsky, R.; Schnitzer, R. J.; Pleven, E.; Scheiner, J. Nature 1957, 179, 663). Przeciwnowotworowe działanie FU polega na anabolicznym sposobie w jaki FU jest przetwarzany w swoje metabolity (5-fluoro-2'-deoksyurydyno-5'-monofosforan, 5-fluoro-2'-deoksyurydyno-5'-difosforan, czy 5-fluorourydyno-5'-difosforan) inhibitując przy tym syntazę tymidylanową i przez to zakłócając replikację kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA). Jednakże tylko 20% FU jest aktywowane w kierunku metabolizmu anabolicznego, podczas gdy pozostałe 80% głównie ulega katabolicznej degradacji do 5,6-dihydro-5-fluorouracylu w wątrobie pod wpływem dehydrogenazy dihydropirymidynowej (Breda, M.; Baratte, S. Anal. Bioanal. Chem. 2010, 397, 1191; oraz Casale, F.; Canaparo, R.; Serpe, L; Muntoni, E.; Pepa, C. D.; Costa, M.; Mairone, L.; Zara, G. P.; Fornari, G.; Eandi, M. Pharmacol. Res. 2004, 50, 173). Po podaniu w zastrzyku, stężenie FU w surowicy lub osoczu krwi pacjenta przeważnie utrzymuje się na poziomie od 0,1 do 1,0 pM (Breda, M.; Baratte, S. Anal. Bioanal. Chem. 2010, 397, 1191 oraz Furuya, Y.; Yamamoto, K.; Kohno, N.; Yamamoto, M.; Saitoh, Y. Cancer Lett. 1995, 94, 207).
Aby wspomóc chemioterapię i określić możliwe działania uboczne FU, potrzebne są czujniki, o zadawalającej wykrywalności, do jego selektywnego oznaczania w płynach ustrojowych.
FU jest najczęściej oznaczany za pomocą analitycznych technik rozdzielania. W tym celu początkowo stosowano elektroforezę kapilarną (ang. capillary electrophoresis, CE) z detekcją za pomocą spektroskopii UV (Prochazkova, A.; Liu, S.; Friess, H.; Aebi, S.; Thormann, W. J. Chromatogr. A 2001, 916, 215). Jednakże osiągnięta za pomocą tej techniki wykrywalność 13 pM FU okazała się niewystarczająca do zastosowań klinicznych. Dlatego następnie zastosowano chromatografię cieczową z detekcją za pomocą spektrometrii mas (ang. liquid chromatography with mass spectrometry detection, LC-MS) (Breda, M. Baratte, S. Anal. Bioanal. Chem. 2010, 397, 1191 i Remaud, G.; BoisdronCelle, M.; Morel, A.; Gamelin, A. J. Chromatogr. B 2005, 824, 153) lub za pomocą spektrofotometrii w zakresie ultrafioletu (liquid chromatography with ultraviolet detection, LC-UV) (Micoli, G.; Turci, R.; Arpellini, M.; Minoia, C. J. Chromatogr. B 2001, 750, 25) z uwagi na stosunkowo niską granicę wykrywalności (LOD), tzn. na poziomie stężeń sięgających dziesiątych części nM FU. Ostatnio rozwinięto jeszcze czulsze procedury CE. Polegają one na elektroosmotycznym zatężaniu analitu w kapilarze z zastrzyku próbki o dużej objętości (Yang, Y.; Liu, Q.; Tao, W.; Nie, L.; Yao, S. J. Sep. Sci. 2007, 30, 3296) lub wzbogacaniu analitu za pomocą ekstrakcji do fazy stałej (ang. solid-phase extraction, SPE) z zastosowaniem kolumny hydrofobowej (Mahnik, S. N.; Rizovski, B.; Fuerhacker, M.; Mader, R. M. Anal. Bioanal. Chem. 2004, 380, 31).
Jednakże wadą tych wszystkich technik rozdzielania jest niska selektywność względem regioizomerów i substancji przeszkadzających o zbliżonej polarności, stosunkowo wysokie zużycie rozpuszczalnika i konieczność podejmowania środków ostrożności przy pracy z wysokim napięciem stosowanym w CE.
W nowszych oznaczeniach FU, w roztworach stacjonarnych, osiągnięto wykrywalność na poziomie kilkusetnanomolowego stężenia FU mierząc (i) intensywność fluorescencji wywołanej utlenianiem FU za pomocą KMnO4 w obecności formaldehydu (Sun, H.; Li, L.; Chen, X. J. Clin. Lab. Anal. 2007, 21,213) lub (ii) wygaszanie fluorescencji kropek kwantowych w wyniku adsorpcji FU za pomocą mostków merkaptopropionowych (Zhu, D.; Chen, Y.; Jiang, L.; Geng, J.; Zhang, J.; Zhu, J.-J. Anal. Chem. 2011, 83, 9076).
Od ponad dwóch dziesięcioleci wzrasta zainteresowanie molekularnie wdrukowanymi polim erami (MIPs) w zastosowaniu do biomimetycznego rozpoznawania w selektywnych oznaczeniach za
PL 222 413 B1 pomocą czujników chemicznych (Alexander, C.; Andersson, H. S.; Andersson, L. I.; Ansell, R. J.; Kirsch, N.; Nicholls, I. A.; O'Mahony, J.; Whitcombe, M. J.; Mol. Recognit. 2006, 19, 106; Suriyanarayanan, S.; Cywiński, P. J.; Moro, A. J.; Mohr, G. J.; Kutner, W., Top. Cur. Chem., 2010, 325, 165; Sharma, P. S.; D'Souza, R; Kutner, W. TRAC-Trends Anal. Chem. 2012, 34, 59; oraz Sharma, P. S.; Pietrzyk-Le, A.; D'Souza, R; Kutner, W. Anal. Bioanal. Chem. 2012, 402, 3177). Zainteresowanie to związane jest z wysoką wykrywalnością, selektywnością i odtwarzalnością oznaczeń za pomocą tych polimerów. Jednakże jak dotychczas tylko niewiele uwagi poświęcono oznaczaniu FU za pomocą MIPs.
Ostatnio do tego oznaczania zsyntetyzowano szereg monomerów funkcyjnych, w tym pary: 2,6-bis(akryloamido)pirydynę i kwas 2-(trifluorometylo)akrylowy, 2-hydroksyetylometakrylan i kwas akrylowy, czy kwas metakrylowy i dimetakrylan glikolu etylenowego (Kugimiya, A.; Mukawa, T.; Takeuchi, T. Analyst 2001, 126, 772; oraz Singh, B.; Chauhan, N. Acta Biomater. 2008, 4, 1244). Powinowactwo tych monomerów do FU oszacowano wyznaczając stężenie FU w roztworze za pomocą spektroskopii UV-vis lub spęczniając hydrożel MIP po uwolnieniu z niego FU. Do przygotowania elementu rozpoznającego MIP chemosensora do oznaczania FU jako monomer funkcyjny zastosowano mocznik 1,3-diakryloilu, a do przetwarzania sygnału rozpoznawania na sygnał detekcji - różniczkową woltamperometrię pulsową (ang. differential pulse voltammetry, DPV) z anodowym rozwijaniem potencjału (Prasad, B. B.; Kumar, D.; Madhuri, R.; Tiwari, M. P. Electrochim. Acta 2012, 71, 106).
Do selektywnego rozpoznawania FU, w niniejszym zgłoszeniu zaadaptowano znane komplementarne parowanie zasad nukleinowych w RNA, adeniny i tyminy (uracylu), m.in. typu WatsonaCricka (Watson, J. D.; Crick, F. H. C. Nature 1953,171,737).
Dlatego też celem obecnego wynalazku jest opracowanie i zsyntetyzowanie nowego monomeru funkcyjnego do osadzenia warstwy nowego molekularnie wdrukowanego polimeru do selektywnego wykrywania i oznaczania FU, korzystnie za pomocą impedimetrii pojemnościowej (ang. capacitive impedimetry, Cl) i różniczkowej woltamperometrii pulsowej (DPV).
Tak więc, niniejszy wynalazek obejmuje bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową, zwłaszcza adeniną, jako monomer funkcyjny o ogólnym wzorze strukturalnym A, przedstawionym poniżej,
R
w którym R oznacza adeninę, guaninę, cytozynę, tyminę lub uracyl.
Korzystnie, tę pochodną stanowi 4-[2-(6-amino-9H-puryn-9-ylo)etoksy]fenylo-4-[bis(2,2'-bitienylo)metan].
Ponadto obecny wynalazek obejmuje sposób wytwarzania bis(2,2'-bitienylo)metanu podstawionego zasadą nukleinową, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy przedstawione poniższym Schemacie 4,
PL 222 413 B1
w wyniku czego powstaje monomer funkcyjny o ogólnym wzorze strukturalnym A.
Również obecny wynalazek obejmuje warstwę molekularnie wdrukowanego polimeru, chara kteryzującą się tym, że zawiera bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową według w ynalazku.
Ponadto wynalazek ten dotyczy sposobu wytwarzania warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru, charakteryzującego się tym, że obejmuje następujące etapy, gdzie (a) w roztworze zawierającym 5-fluorouracyl, bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową, korzystnie adeniną, jako monomer funkcyjny oraz monomer sieciujący, korzystnie tris([2,2'-bitiofen]-5-ylo)metan, powstaje kompleks 5-fluorouracylu z monomerem funkcyjnym, a potem (b) otrzymany kompleks 5-fluorouracylu z monomerem funkcyjnym poddaje się elektrochemicznej polimeryzacji, korzystnie w warunkach potencjodynamicznych, w wyniku której na elektrodzie, korzystnie platynowej lub płytce szklanej pokrytej tlenkiem indowo-cynowym, osadza się sztywna warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru z wdrukowanym 5-fluoro-uracylem, a następnie (c) wdrukowany 5-fluorouracyl wyekstrahowuje się z tej warstwy, w wyniku czego powstaje warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru z nieobsadzonymi wdrukowanymi lukami molekularnymi.
Wynalazek obejmuje również zastosowanie warstwy wdrukowanego polimeru, otrzymanej sposobem według wynalazku, do oznaczania 5-fluorouracylu, zwłaszcza za pomocą impedimetrii pojemnościowej lub różniczkowej woltamperometrii pulsowej.
A ponadto wynalazek obejmuje zastosowanie warstwy wdrukowanego polimeru, otrzymanej sposobem według wynalazku, do uwalniania 5-fluorouracylu, monitorowanego zwłaszcza za pomocą impedimetrii pojemnościowej lub różniczkowej woltamperometrii pulsowej.
PL 222 413 B1
Zgodnie z wynalazkiem, najpierw zsyntetyzowano 4-[2-(6-amino-9H-puryno-9-ylo)-etoksy]fenylo-4-[bis(2,2'-bitienylo)metan] 1, który posłużył jako monomer funkcyjny.
Strukturę kompleksu pre-polimeryzacyjnego utworzonego z 1 i FU zoptymalizowano za pomocą obliczeń kwantowo-chemicznych. Ponadto doświadczalnie wyznaczono stałą trwałości tego kompleksu utworzonego w benzonitrylu za pomocą miareczkowania, z fluorescencyjną detekcją punku końcowego, monomeru 1 za pomocą FU zastosowanego jako titrant. Następnie osadzono warstwę MIP zarówno na elektrodzie platynowej jak i na napylonej na płytkę szklaną elektrodzie z tlenku indowocynowego (ang. indium-tin oxide, ITO) za pomocą polimeryzacji elektrochemicznej w warunkach potencjodynamicznych z roztworu zawierającego FU, 1 i monomer sieciujący, którym był tris([2,2'-bitiofen]-5-ylo)metan 2. W elektropolimeryzacji tej FU pełnił rolę szablonu. Po osadzeniu warstwy MIP-FU, szablon ten został z niej wyekstrahowany i tak przygotowaną warstwę zastosowano do oznaczania FU przetwarzając sygnał rozpoznawania chemicznego na sygnał analityczny za pomocą C l lub DPV w analitycznych warunkach stacjonarnych i stacjonarnych z dodawaniem próbki, podobnie jak w naszych wcześniejszych oznaczeniach adrenaliny (Huynh, T.-P.; K.C., C. B.; Lisowski, W.; D'Souza, F.; Kutner, W. Bioelectrochemistry 2012, DOI: 10.1016/j.bioelechem.2012.07.003) i ATP (Huynh, T.P.; Pietrzyk-Le, A.; C, C. B. K.; Noworyta, K.; Sobczak, J. W.; Sharma, P. S.; D'Souza, F.; Kutner, W. Biosens. Bioelectron. 2013, 41, 634).
Wynalazek jest przedstawiony poniżej w korzystnych przykładach wykonania z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:
fig. 1 przedstawia zależność prądu od potencjału w trakcie osadzania warstwy MIP-FU na platynowej elektrodzie dyskowej o średnicy 1 mm, za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej, z 0,1 M (TBA)CIO4 roztworu acetonitrylowo-(1,2-dichlorobenzenowego), o stosunku objętościowym 1:1, który był 0,5 mM względem FU, 1 mM względem 1 i 1,5 mM względem 2, w trakcie 10 cykli zmian potencjału; szybkość tych zmian wynosiła 50 mV-s- ;
fig. 2 przedstawia krzywe potencjodynamicznego osadzania warstwy MIP-FU na elektrodzie ITO z 0,5 mM FU, 1 mM 1, 1,5 mM 2 i 0,1 M (TBA)CIO4 roztworu acetonitrylowo-(1,2-dichlorobenzenowego), o stosunku objętościowym 1:1, zarejestrowane w trakcie 10 cykli zmian potencjału. Szybkość tych zmian wynosiła 50 mV/s;
fig. 3 przedstawia krzywe potencjodynamicznego osadzania warstwy NIP na platynowej elektrodzie dyskowej o średnicy 1 mm z 1 mM 1, 1,5 mM 2 i 0,1 M (TBA)CIO4 roztworu acetonitrylowo-(1,2-dichlorobenzenowego) o stosunku objętościowym 1:1 w trakcie 10 cykli zmian potencjału; potencjał był zmieniany z szybkością 50 mV/s;
fig. 4 przedstawia krzywe potencjodynamicznego osadzania warstwy NIP na elektrodzie ITO z 1 mM 1, 1,5 mM 2 i 0,1 M (TBA)CIO4 roztworu acetonitrylowo-(1,2-dichlorobenzenowego), o stosunku objętościowym 1:1, zarejestrowane w trakcie 10 cykli zmian potencjału. Szybkość tych zmian w ynosiła 50 mV/s;
fig. 5 przedstawia widmo spektroskopii UV-vis dla 0,25 mM 1 w benzonitrylu;
fig. 6 przedstawia (a) krzywe fluorescencji 1, wzbudzonej przy 352 nm, wygaszane za pomocą
FU w benzonitrylu; stężenie 1 wynosiło 1 mM a stężenie FU było zmieniane w zakresie od 0,05 do 1,26 mM; wstawka przedstawia wykres zmiany intensywności fluorescencji wraz ze zmianą stężenia FU; (b) wykres Joba dla kompleksu FU i 1 w benzonitrylu, gdzie cFU i c1 oznacza, odpowiednio, stężenie FU i 1;
fig. 7 przedstawia woltamogramy cykliczne, zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej o średnicy 1 mm, dla 0,1 M (TBA)CIO4 w roztworze acetonitrylowo-(1,2-dichlorobenzenowym) o stosunku objętościowym 1:1, który był (1) 0,5 mM względem FU i (2) 1 mM względem 1;
szybkość zmian potencjału wynosiła 50 mV-s- ;
fig. 8 przedstawia widmo UV-vis metanolowego roztworu po (1) pierwszej i (2) drugiej ekstrakcji warstwy MIP-FU, zawierającej szablon FU, (przygotowanej jak przedstawiono w opisie do fig. 1) prowadzonej przez 8 godz. z mieszaniem roztworu za pomocą mieszadła magnetycznego z szybkością 750 obrotów na min a wstawka przedstawia widmo UV-vis dla 1 mM FU w metanolu;
fig. 9 przedstawia widmo spektroskopii FTIR (1) warstwy FU osadzonej za pomocą odparowania z kropli, (2) warstwy NIP oraz warstwy MIP-FU (3) przed i (4) po ekstrakcji FU za pomocą metanolu w ciągu 8 godz.; warstwy (2)-(4) osadzono na elektrodach ITO stosując procedurę przedstawioną w opisach do fig. 1 i 3;
fig. 10 przedstawia krzywe DPV dla 0,1 M K4Fe(CN)6 w 0,1 M KCI zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej o średnicy 1 mm, pokrytej warstwą MIP-FU (przygotowanej jak przedstawiono
PL 222 413 B1 w opisie do fig. 1) (7) z wyekstrahowanym FU za pomocą metanolu a następnie zanurzonej w (2) 20, (3) 60, (4) 120, (5) 200 i (6) 300 nM FU w ACN. Wstawka przedstawia krzywe kalibracyjne dla FU (wyrażone jako zależność różnicy prądu piku DPV dla warstwy MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU a następnie zanurzonej do roztworu FU, /DPV,s, oraz dla warstwy MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU, /DPV,e względem stężenia FU, cFU, zaś fig. 11 przedstawia (a) zmiany pojemności w czasie, w trakcie dodawania roztworów 0,1 M KCI o różnych stężeniach FU, zaznaczonych przy krzywej, zmierzone przy potencjale 0,50 V i częstotliw ości 20 Hz dla platynowej elektrody dyskowej o średnicy 1 mm pokrytej warstwą MIP-FU (przygotowanej jak przedstawiono w opisie do fig. 1); wstawka przedstawia krzywą kalibracyjną dla FU skonstruowaną za pomocą tych zmian; objętość początkowa 0,1 M KCI wynosiła 5 ml. (b) Krzywe kalibracyjne skonstruowane za pomocą dodawania 0,1 M KCI zawierającego (7) FU, (2) cytozynę, (3) tyminę lub (4) FUrd w warunkach opisanych powyżej w części (a).
Korzystne przykłady wykonania wynalazku
Reagenty i odczynniki
Acetonitryl (ACN), 1,2-dichlorobenzen (DCB), benzonitryl (BN), FU, 5-fluorourydynę (FUrid), tyminę, cytozynę i wszystkie odczynniki do syntez zakupiono w firmie Sigma-Aldrich. Nadchloran tetra-n-butyloamoniowy, (TBA)CIO4, dostarczyła firma SACHEM.
Etanol, metanol i chlorek potasu pochodziły z firmy, odpowiednio, PHARMCO-AAPER, EMD i Fisher.
Elektrody ITO, o oporności powierzchniowej 10 Ω/cm , dostarczyła firma Delta Technologies.
Monomer sieciujący 2 zsyntetyzowano według znanej procedury (Huynh, T.-P.; K.C., C. B.; Lisowski, W.; D'Souza, F.; Kutner, W. Bioelectrochemistry 2012, DOI: 10.1016/j.bioelechem. 2012.07.003).
P r z y k ł a d 1
Przygotowanie monomeru funkcyjnego 1
Procedura syntezy monomeru funkcyjnego 1 (przedstawiona na poniższym Schemacie 1), opracowana na potrzeby wykonania niniejszego czujnika, przedstawia się w sposób następujący.
PL 222 413 B1
4-(2-bromoetoksy)benzaldehyd: W 250 ml kolbie okrągłodennej umieszczono 4-hydroksybenzaldehyd (1,3 g, 10,6 mmola) i K2CO3 (8,8 g, 63,7 mmola) w acetonie (100 ml). Tak przygotowaną mieszaninę mieszano przez 30 min w 70°C pod azotem. Następnie dodano do niej 1,2-dibromoetan (8 g, 42,6 mmola) i mieszano ją przez następne 16 godz. w 70°C. Po odparowaniu rozpuszczalnika z ciekłej warstwy organicznej, w kolbie pozostała jasnożółta ciecz. Oczyszczono ją za pomocą chromatografii cieczowej, na kolumnie krzemionkowej, jako eluent stosując roztwór heksanowo-chloroformowy o stosunku objętościowym jak 4:1. Otrzymano produkt z wydajnością 1,2 g (32%). H NMR (CHCI3-d): δ (w ppm) 9,70 (s, 1H, aldehyd H), 7,65 (d, 2H, fenyl H), 6,83 (d, 2H, fenyl H), 4,20 (t, 2H, -C2H4-), 3,50 (t, 2H, -C2H4-).
4-[2-(6-amino-9H-puryn-9-ylo)etoksy]benzaldehyd: W 250 ml kolbie okrągłodennej umieszczono adeninę (300 mg, 2,2 mmola) i K2CO3 (3 g, 21,7 mmola) w DMF (100 ml). Tak przygotowaną mieszaninę mieszano przez 1 godz. w 130°C pod azotem. Następnie do mieszaniny tej dodano 4-(2-bromoetoksy)benzaldehyd (500 mg, 2,2 mmola) i mieszano ją przez następne 40 godz. w 130°C. Po odparowaniu rozpuszczalnika z ciekłej warstwy organicznej, w kolbie pozostała żółta ciecz. Oczys zczono ją za pomocą chromatografii cieczowej, na kolumnie krzemionkowej, jako eluent stosując roztwór chloroformowo-metanolowy o stosunku objętościowym jak 4:1. Otrzymano produkt z wydajnością 350 mg (44%). 1H NMR (CHCia-d): δ (w ppm) 8,18 (s, 1H, puryna H), 8,10 (s, 1H, puryna H), 9,75 (s, 1H, aldehyd H), 7,70 (d, 2H, fenyl H), 6,95 (d, 2H, fenyl H), 4,30 (t, 2H, -C2H4-), 3,88 (t, 2H, -C2H4-).
4-[2-(6-amino-9H-puryn-9-ylo)etoksy]fenylo-4-[bis(2,2'-bitienylo)metan] (1): W 250 ml kolbie okrągłodennej umieszczono 2,2'-bitiofen (220 mg, 1,4 mmola) i 4-[2-(6-amino-9H-puryn-9-ylo)etoksy]benzaldehyd (100 mg, 0,7 mmola). Mieszaninę tę zadano glikolem etylenowym (50 ml) i mieszano przez 20 min pod azotem. Następnie dodano do niej 70% HCIO4 (8,2 ml, 125 mmola) i mieszano przez następne 16 godz. w 60°C pod azotem. Po ochłodzeniu w temperaturze pokojowej, do mieszaniny tej dodano nadmiar chlorku metylenu, aby rozpuścić pożądany produkt. Następnie mieszaninę tę potraktowano nasyconym roztworem Na2CO3, aby zobojętnić nadmiar kwasu. Zebraną ciekłą warstwę organiczną przemyto wodą i wysuszono za pomocą bezwodnego Na2SO4. Po odparowaniu rozpuszczalnika z ciekłej warstwy organicznej, w kolbie pozostała jasnoróżowa ciecz. Oczyszczono ją za pomocą chromatografii cieczowej, na kolumnie krzemionkowej, jako eluent stosując chloroform. Otrzymano produkt z wydajnością 20 mg (6%). 1H NMR (CHCI3-d): δ (w ppm) 8,17 (s, 1H, puryna H), 8,02 (s, 1H, puryna H), 7,22 (d, 2H, fenyl H), 7,15 (d, 2H, fenyl H), 7,06 (dd, 2H, bitiofen H), 6,97 (dd, 2H, bitiofen H), 6,94 (d, 2H, bitiofen H), 6,78 (d, 2H, bitiofen H), 6,7 (d, 2H, bitiofen H), 5,76 (s, 1H, -CH-), 4,78 (t, 2H, -C2H4-), 4,42 (t, 2H, -C2H4-). SI-MS, masa cząsteczkowa obliczona: 597,80, wyznaczona: 598,08.
Aparatura i procedury pomiarowe
W celu przeprowadzenia pomiarów w analitycznych warunkach stacjonarnych, platynowe elektrody dyskowe o średnicy 1 mm, pokryte warstwami MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU, zanurzano na 20 min w acetonitrylowych roztworach FU o różnych stężeniach. Następnie rejestrowano krzywe DPV dla 0,1 M K4[Fe(CN)6] w 0,1 M KCI. Potencjałowy zakres polaryzowania elektrod, skok potencjału, amplituda pulsu potencjału i czas trwania pulsu wynosiły, odpowiednio, od 0 do 0,5 V, 5 mV, 50 mV i 50 ms.
Ponadto, elektrody platynowe pokryte warstwą MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU zastosowano do oznaczania FU w analitycznych warunkach stacjonarnych z dodawaniem próbki FU. W pomiarach tych drut platynowy służył jako elektroda pomocnicza a elektroda chlorosrebrowa z nasyconym roztworem chlorku potasu-jako elektroda odniesienia. Dodawany wodno-etanolowy, o stosunku objętościowym 1:1, roztwór 0,1 M KCI zawierał FU o różnym stężeniu. Pomiary prowadzono przy stałej częstotliwości zmian prądu,/=20 Hz, i stałym potencjale, E=0,50 V vs Ag/AgCI. Przy tym potencjale na elektrodzie nie przebiegał żaden proces faradajowski.
P r z y k ł a d 2
Przygotowywanie warstw FU oraz warstw polimeru wdrukowanego (MIP-FU) i niewdrukowanego (NIP)
Warstwy MIP-FU osadzono za pomocą polimeryzacji elektrochemicznej w warunkach potencjodynamicznych zarówno na elektrodzie Pt (fig. 1) jak i elektrodzie ITO (fig. 2). Potencjał zmieniany był liniowo, w sposób cykliczny, pomiędzy 0,50 i 1,60 V vs Ag/AgCI z szybkością 50 mV/s. Jako elektrodę pomocniczą w pomiarach tych zastosowano drut platynowy o średnicy 1 mm. Grubość warstwy MIP-FU osadzonej zarówno na elektrodzie Pt jak i elektrodzie ITO kontrolowano za pomocą liczby cykli zmian potencjału. Po zakończeniu elektropolimeryzacji, warstwy MIP-FU obficie przemywano ACN,
PL 222 413 B1 aby usunąć z nich elektrolit podstawowy. Następnie z warstw tych metanolem wyekstrahowano szablon FU. Za pomocą spektroskopii UV-vis i FTIR potwierdzono całkowite wyekstrahowanie FU.
Taką samą procedurę zastosowano, aby osadzić warstwy polimeru niewdrukowanego (NIP) zarówno na elektrodzie Pt (fig. 3) jak i elektrodzie ITO (fig. 4) z tą różnicą, że roztwór do elektropolimer yzacji nie zawierał szablonu FU.
Warstwy FU osadzono na elektrodach ITO przez odparowanie z kropli metanolowego roztworu 10 mM FU. Warstwy te zastosowano w badaniach za pomocą spektroskopii FTIR.
Obliczenia kwantowo-chemiczne
Strukturę kompleksu FU z monomerem funkcyjnym 1, rozkład gęstości elektronowej i wartości funkcji termodynamicznych tworzenia tego kompleksu, odpowiednio, zoptymalizowano i obliczono stosując teorię funkcjonału gęstości (ang. density functional theory, DFT) na poziomie B3LYP z zastosowaniem bazy 3-21G* za pomocą pakietu oprogramowania Gaussin 09 (Frisch, M. J.; et al. Gaussian 09, Gaussian Inc.: Wallingford CT, 2009).
Wyniki i dyskusja
Poniższy Schemat 2 przedstawia (a) wzór strukturalny, (b) strukturę cząsteczkową i (c) rozkład gęstości elektronowej (e/nm3) kompleksu zbudowanego z jednej cząsteczki FU i dwóch cząsteczek 1, zoptymalizowane za pomocą DFT na poziomie B3LYP z zastosowaniem bazy 3-21G*. Za pomocą atomów azotu N131 i wodoru H136 cząsteczka 1 tworzy wiązania wodorowe, odpowiednio, z atomem wodoru H11 i atomem tlenu O10 cząsteczki FU natomiast cząsteczka 1' to inna cząsteczka 1, która za pomocą atomów azotu N67 i wodoru H72 tworzy wiązania wodorowe, odpowiednio, z atomem wodoru H8 i atomem tlenu 06 tej samej cząsteczki FU (Schemat 1b).
PL 222 413 B1
Schemat 2
Kompleksowanie FU za pomocą 1 w benzonitrylu
O ile parowanie zasad nukleinowych Watsona-Cricka w RNA jest dość dobrze poznane, to przedstawiona tutaj syntetyczna pochodna adeniny nie była jeszcze stosowana jako monomer funkcyjny do molekularnego wdrukowywania pochodnej uracylu. Bierze się to stąd, że polarność obu tych pochodnych jest stosunkowo wysoka, a zatem ich rozpuszczalność w większości rozpuszczalników organicznych jest stosunkowo niska. Łącząc fragment 9H-puryno-6-aminy z bis(2,2'-bitienylo)metanem za pomocą mostka etylowego (Schemat 1), zsyntetyzowano monomer funkcyjny o obniżonej polarności, a przez to o podwyższonej rozpuszczalności w tych rozpuszczalnikach. Dlatego jako rozpuszcza lnik można było zastosować BN. Co więcej, obecność łańcucha etylowego łączącego fragment adeninowy i bis(2,2'-bitienylo)metanowy monomeru funkcyjnego sprawia, że 1 jest stosunkowo elastyczny. Stąd zawada przestrzenna utrudniająca dostęp analitu FU do wdrukowanej luki molekularnej MIP jest obniżona i analit łatwo reaguje z miejscami rozpoznającymi tej luki.
PL 222 413 B1
Po zarejestrowaniu widma absorpcyjnego UV-vis dla 0,25 mM 1 w BN (fig. 5), zarejestrowano widmo emisji dla 1 (fig. 6) wzbudzając ten monomer przy długości fali 352 nm, tj. długości, która odpowiada maksimum absorpcji bis(2,2'-bitienylo)metanu. Miareczkowanie 1 za pomocą titrantu FU prowadziło do stopniowego wygaszania intensywności emisji, ponieważ wzbudzony we fragmencie bis(2,2'-bitienylo)metanowym cząsteczki 1 elektron ulegał przeniesieniu na cząsteczkę FU w wyniku oddziaływania FU z 1 (fig. 6a). Wobec braku fluorescencji zarówno titrantu FU jak i kompleksu FU-1 przy wzbudzeniu promieniowaniem o długości fali 352 nm, w miareczkowaniu tym 1 spełniał rolę analitu. Intensywność emisji 1 malała w trakcie miareczkowania i prawie osiągnęła stan nasycenia, gdy stężenie FU wzrosło do ~0,8 mM (wstawka na fig. 6a). Z wykresu Joba (fig. 6b) wyznaczono stosunek molowy cFU/(cFU + C1), gdzie cFU i c1 to, odpowiednio, stężenie FU i stężenie 1. Przed miareczkowaniem to ostatnie było równe 1 mM. Stosunek cFU/(cFU + c1) wyniósł ~0,32 wskazując na stechiometrię kompleksu FU-1 jak 1:2. Równowagę kompleksowania FU i 1 można więc zapisać w sposób następujący.
+ FU 5 1-FU-1 (1)
Stałą trwałości kompleksu obliczono z zależności Scatcharda, Równanie (2), dla kompleksu o stechiometrii 1: 2 = - K(Z - Zo) + Kc,0Δ£ι ,fu. 1 , (2) ZCFU gdzie lo i l oznacza, odpowiednio, intensywność fluorescencji 1 przed i po dodaniu FU. Symbol K oznacza stałą trwałości kompleksu FU-1 o stechiometrii 1:2, a Δε1.Ρυ·1· = s1-fu-i· - eFU-i - θι, gdzie s1, si-fu-i' i sfu to, odpowiednio, absorpcja molowa kompleksu FU-1,1 i FU.
Liniowe dopasowanie wykresu (l-lo)/2cFU vs (/-/o) do punktów doświadczalnych, zgodnie z Równaniem (2), doprowadziło do równania regresji w postaci (l - lo)/2cFU =-2,17(±0,07) x 10 (l - lo) + 2,390 x 107 ze współczynnikiem korelacji 0,97 i nachyleniem, równym stałej trwałości K, wynoszącym
-2
2,17(±0,07) x 10 M- . Przy tak wysokiej wartości K, kompleks FU-1, o stechiometrii 1: 2, można z powodzeniem było przenieść na elektrodę w postaci wdrukowanych za pomocą szablonu FU luk molekularnych w warstwie MIP.
P r z y k ł a d 3
Osadzanie warstw MIP-FU na elektrodach za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej
Za pomocą woltamperometrii cyklicznej (CV) najpierw zbadano zachowanie elektrochemiczne FU i 1, każdego oddzielnie, w acetonitrylowo-(1,2-dichlorobenzenowym), o stosunku objętościowym 1:1, roztworze 0,1 M (TBA)CIO4. W zakresie dodatnich potencjałów nie zaobserwowano anodowego piku elektroutlenienia FU (krzywa 1 na fig. 7). Natomiast zarejestrowano w tym zakresie pik anodowy nieodwracalnego utleniania 1 przy ~1,25V odpowiadający rodnikowej elektropolimeryzacji fragmentu bis(2,2'-bitienylo)metanowego cząsteczki 1 (krzywa 2 na fig. 7). Potencjał anodowego piku utleniania tego fragmentu jest o 0,10 V bardziej dodatni niż odpowiadający mu potencjał zmierzony poprzednio (Pietrzyk, A.; Suriyanarayanan, S.; Kutner, W.; Chitta, R.; D'Souza, F. Anal. Chem. 2009, 81, 2633), ponieważ wysoki stosunek objętościowy DCB do ACN zastosowany w niniejszych badaniach sprawił, że opór elektrolitu był znacznie wyższy. Dlatego z jednej strony warstwa MIP-FU została osadzona przy bardziej dodatnim potencjale a z drugiej-FU nie ulegał utlenieniu. W tych warunkach w warstwie MIP-FU wdrukowano, korzystnie, FU a nie produkt jego utlenienia.
Następnie przygotowano roztwór do osadzania warstwy MIP-FU za pomocą elektropolimeryzacji. Jego skład był taki sam jak roztworu zastosowanego do miareczkowania, tzn. był on 0,5 mM względem FU, 1 mM względem 1, 1,5 mM względem 2 i 0,1 M względem (TBA)CIO4 w roztworze acetonitrylowo-(1,2-dichlorobenzenowym) o stosunku objętościowym jak 1:1. Roztwór ten zawierał duży nadmiar monomeru sieciującego 2. Monomer ten łączył cząsteczki monomeru funkcyjnego 1 w sztywną matrycę MIP-FU zapobiegając w ten sposób zapadania się luk molekularnych po wyekstrahowaniu z nich cząsteczek szablonu. Jako elektrolit podstawowy zastosowano (TBA)CIO4, aby nie tylko wyeliminować migrację jonów w trakcie elektropolimeryzacji, ale również w celu podwyższenia porowatości warstwy MIP-FU z uwagi na znaczną objętość jonów tego elektrolitu. Co więcej, roztwór ten został zadany nieznaczną ilością 50% DCB, aby z jednej strony całkowicie rozpuścić 2 a z drugiej, z uwagi na stosunkowo niską polarność tego rozpuszczalnika, aby wzmocnić wiązania wodorowe w kompleksie FU-1. Następnie na elektrodach platynowych (fig. 1) i na elektrodach ITO (fig. 2) osadzono warstwy MIP-FU, zawierające szablon FU, za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamiczPL 222 413 B1 nej. Jak widać na obu tych figurach, stopień spolimeryzowania wzrastał z każdym cyklem zmian potencjału. Im grubsza była warstwa osadzanego MIP-FU tym bardziej dodatnio przesunięty był anodowy pik elektroutleniania fragmentu bis(2,2'-bitienylo)metanowego i tym niższy był prąd tego piku. Przyczyną tych zmian był wzrost, w trakcie osadzania, grubości warstwy polimeru spełniającego rolę swoistej bariery o wzrastającej oporności coraz bardziej utrudniającej dalsze elektroutlenianie fragmentu bis(2,2'-bitienylo)metanowego monomeru 1. Efekt opornościowy tej bariery przejawiał się również w postaci 50-mV różnicy potencjałów pików anodowych pierwszego cyklu potencjałowego CV zarejestrowanego za pomocą elektrody platynowej i elektrody ITO. Przyczyną występowania tej różnicy była znacznie większa oporność warstwy ITO niż elektrody platynowej. Po osadzaniu warstwy MIP-FU, kolor elektrody Pt zmienił się ze srebrzysto-białego na zielono-żółty.
Ekstrakcja szablonu FU z warstwy MIP-FU
FU jest dobrze rozpuszczalny w metanolu. Dlatego szablon FU wyekstrahowano z warstwy MIP-FU za pomocą metanolu przy intensywnym mieszaniu za pomocą mieszadła magnetycznego (700 obrotów na min) przez 8 godz. Za pomocą pomiarów spektroskopii UV-vis i FTIR, opisanych poniżej, potwierdzono całkowite wyekstrahowanie szablonu.
Skuteczność ekstrakcji FU z warstwy MIP-FU wykazano za pomocą spektroskopii UV-vis. Widmo dla roztworu po pierwszej ekstrakcji wykazywało pik absorpcji FU przy długości fali 265 nm (krzywa 1 na fig. 8). Pik ten zidentyfikowano porównując go z pikiem widma kontrolnego 1 mM FU w metanolu (wstawka na fig. 8). Natomiast pik ten był nieobecny w widmie dla roztworu po drugiej ekstrakcji, (krzywa 2 na fig. 8). Oznaczało to, że już nie można było wyekstrahować więcej FU z MIP-FU.
Aby potwierdzić skuteczność ekstrakcji, zarejestrowano również widma FTIR, w zakresie liczb
-1 falowych od 450 do 4000 cm z rozdzielczością 0,1 cm- , dla warstw MIP-FU naniesionych na elek-1 trody ITO (fig. 9). Zakres od 500 do 2000 cm- wykorzystano do wykrywania FU w warstwie MIP-FU. Widmo warstwy FU, naniesionej na elektrodę ITO za pomocą odparowania z kropli, charakteryzowało się pikiem odpowiadającym drganiom rozciągającym wiązania C=O grup pseudoamidowych (krzywa 1 na fig. 9) (Prasad, B. B.; Kumar, D.; Madhuri, R.; Tiwari, M. P. Electrochim. Acta 2012, 71, 106; oraz Silverstein, R. M.; Webster, F. X.; Kiemle, D. J., Spectrometric Identification of Organie Compounds.
7th ed.; John Wiley & Sons: Westford MA, 2005). Ponieważ tylko FU w tym układzie polimerowym zawierał grupy C=O, sygnał przy liczbie falowej 1646 cm- zastosowano jako wskaźnik wewnętrzny umożliwiający wykrycie obecności FU w warstwie MIP-FU. Ponadto ostry pik o znacznej intensywno-1 ści przy liczbie falowej 1684 cm- w widmie dla warstwy NIP przypisano drganiom zginającym wiązania N-H pierwszorzędowej grupy aminowej fragmentu adeninowego monomeru 1 (krzywa 2 na fig. 9) (Mathlouthi, M.; Seuvre, A.-M. Carbohyd. Res. 1984, 131, 1). Pik przy 1646 cm- był widoczny w widmie dla MIP-FU przed ekstrakcją FU (krzywa 3 na fig. 9) wskazując na obecność FU w polimerze. Tak więc utworzony w roztworze kompleks FU-1 został przeniesiony na elektrodę za pomocą elektropoli-1 meryzacji. Po ekstrakcji FU z tak osadzonego polimeru, pik przy 1684 cm- pojawił się ponownie kosz-1 tem piku przy 1646 cm- , który całkowicie zniknął (krzywa 4 na fig. 9) potwierdzając pełną ekstrakcję FU z warstwy. W ten sposób przygotowano elektrody Pt, pokryte warstwą MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU, do selektywnego oznaczania FU.
P r z y k ł a d 4
Oznaczanie FU za pomocą warstw MIP-FU osadzonych na różnych przetwornikach
Do oznaczania FU zastosowano dwa różne sposoby przetwarzania chemicznego sygnału rozpoznawania FU na elektryczny sygnał analityczny, tj. DPV i Cl, w analitycznych warunkach, odpowiednio, stacjonarnych i stacjonarnych z dodawaniem próbki.
Różniczkowa woltamperometria pulsowa (DPV) w analitycznych warunkach stacjonarnych
W analitycznych warunkach stacjonarnych, FU oznaczono pośrednio stosując procedurę z w ykorzystaniem odwracalnego próbnika redoks (Gong, J.-L; Gong, F.-C.; Zeng, G.-M.; Shen, G.-L; Yu, R.-Q. Talanta 2003, 61,447), którą m.in. zastosowano do oznaczania adrenaliny ('Huynh, T.-P.; K.C., C. B.; Lisowski, W.; D'Souza, F.; Kutner, W. Bioelectrochemistry 2012, DOI: 10.1016/j.bi-elechem.2012.07.003) i ATP (Huynh, T.-P.; Pietrzyk-Le, A.; KC, C. B.; Noworyta, K.; Sobczak, J. W.; Sharma, P. S.; D'Souza, F.; Kutner, W. Biosens. Bioelectron. 2013, 41, 634). Do oznaczeń tych zastosowano w niniejszych badaniach platynową elektrodę dyskową pokrytą warstwą MIP-FU osadzoną za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej w trakcie 10 cykli zmian potencjału. Następnie z warstwy tej wyekstrahowano FU. Za pomocą tak przygotowanej elektrody zmierzono zmiany prądu piku DPV dla 0,1 M K4Fe(CN)6, zastosowanego jako próbnik redoks. W zastosowanej procedurze wykorzystywany jest wzrost oporności warstwy MIP-FU ze wzrostem stężenia FU w roztworze w wyniku coraz inten12
PL 222 413 B1 sywniejszego wypełniania luk molekularnych polimeru przez analit FU. Prowadzi to z kolei do spadku prądu piku DPV odpowiadającemu elektroutlenianiu K4Fe(CN)6. Zgodnie z oczekiwaniem, prąd tego piku malał po każdorazowym dwudziestominutowym zanurzeniu elektrody w roztworze ACN o coraz to wyższym stężeniu FU. Im w większym stopniu wdrukowane luki molekularne polimeru były obsadzone przez cząsteczki FU, tym oporność warstwy była wyższa (fig. 10).
Liniowy zakres dynamiczny stężenia FU rozciągał się od 20 do 400 nM (wstawka na fig. 10) a równanie regresji liniowej dla krzywej kalibracyjnej (krzywa 1 we wstawce na fig. 10) miało postać o
(/DPV,e-/DPV,S)/ pA = 0,075(±0,03) + 0,791(±0,015) x 10- cFU/pM ze współczynnikiem korelacji 0,88. Symbol /DPV,e oraz /dpv,s oznacza, odpowiednio, prąd piku DPV dla warstwy MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU oraz dla tej samej warstwy po zanurzeniu jej do roztworu analitu FU. Czułość warstwy MIPFU względem FU wynosiła 0,791(±0,015) pA nM . Przy stosunku sygnału (S) do szumu (N) wynoszącym, S/N = 3, wykrywalność FU była stosunkowo wysoka, LOD = 56 nM. Dlatego chemosensor ten nadaje się do oznaczania FU w warunkach biologicznych, gdzie stężenie FU sięga ~500 nM.
Aby potwierdzić, że wdrukowanie molekularne rzeczywiście miało miejsce, wykonano doświadczenie kontrolne. Do oznaczania FU zastosowano w nim NIP (krzywa 2 we wstawce na fig. 10). Wobec braku wdrukowanych luk molekularnych w NIP, wiązanie analitu przez ten polimer było znacznie słabsze niż przez MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU. Wskazywał na to tylko nieznaczny spadek wysokości prądu piku DPV dla warstwy NIP wraz z takim samym wzrostem stężenia FU w roztworze jak w oznaczeniach z zastosowaniem MIP-FU. To znaczy różnica /opv,e-/DPv,s dla NIP była proporcjonalna do stężenia FU w roztworze spełniając równanie regresji liniowej w postaci (/dpv,.-/dpv,s) / pA = 0,119(±0,011) + 0,219(±0,050) x 10-3 CFU/pM (krzywa 2 we wstawce na fig. 10) ze współczynnikiem korelacji 0,86. Wyznaczony ze stosunku nachylenia krzywej kalibracyjnej dla MIP-FU i dla NIP pozorny współczynnik wdrukowania molekularnego wynosił ~4.
Impedimetria pojemnościowa (Cl) w analitycznych warunkach stacjonarnych z dodawaniem próbki
Takie same elektrody platynowe pokryte warstwą MIP-FU z wyekstrahowanym szablonem FU, jak te opisane powyżej, zastosowano w oznaczeniach, za pomocą Cl, analitu FU w analitycznych warunkach stacjonarnych z dodawaniem próbki. Pojemność podwójnej warstwy elektrycznej, Cdl, wyznaczono za pomocą Równania (3) z pomiaru składowej urojonej impedancji, Z, dla platynowej elektrody dysko2 wej o powierzchni, A = ~0,8 mm , przy stałym przyłożonym potencjale i częstości kołowej, ω = 2 π Z'' = -F— (3)
Zgodnie z oczekiwaniem, pojemność ta była coraz większa po każdym kolejnym dodaniu roztworu FU (fig. 11a). Wobec znikomego wkładu pojemności części rozmytej podwójnej warstwy elektrycznej do całkowitej pojemności granicy faz elektroda-roztwór przy stosunkowo wysokim (0,1 M KCI) stężeniu elektrolitu podstawowego, zmierzona pojemność praktycznie odpowiadała pojemności części sztywnej podwójnej warstwy elektrycznej. Dlatego warstwę sztywną przybliżono za pomocą modelu Helmholtza z pojemnością zależną jedynie od przenikalności elektrycznej, ε, warstwy MIP-FU, opisaną za pomocą Równania (4). Zgodnie z przewidywaniem, zmiana tej przenikalności była proporcjonalna do oporności warstwy MIP-FU, która z kolei była przeciwna do wysokości prądu piku DPV, gdy cząsteczki analitu FU zapełniały puste luki molekularne tej warstwy. W rezultacie pojemność była tym większa im więcej cząsteczek FU weszło do warstwy MIP-FU z wyekstrahowanym FU. Co więcej, krzywa wzrostu tej pojemności wraz ze wzrostem stężenia FU w roztworze miała kształt schodkowy a nie następujących po sobie pików jak w warunkach przepływowej analizy wstrzykowej, ponieważ stężenie FU w MIP było tym wyższe im było ono wyższe w roztworze.
Q ,=¾ (4)
W Równaniu (4) ε0 to przenikalność elektryczna próżni a d to grubość warstwy sztywnej.
Liniowy zakres dynamiczny stężenia FU rozciągał się od 0,1 do 1,6 pM (wstawka na fig. 11a) spełniając liniowe równanie regresji Cdl/ (pF cm-) = 0,15(±0,05) + 0,76(±0,05) cFU / pM. Czułość ozna-2 -1 czen FU i współczynnik korelacji krzywej kalibracyjnej wynosił, odpowiednio, 0,76(±0,02) pF cm- pM i 0,98. Dla S/N = 3 wykrywalność chemosensora Cl wynosiła, LOD = 75 nM. Była więc wystarczająca do oznaczeń FU w układach biologicznych.
Chemosensor Cl był selektywny względem typowych substancji przeszkadzających w oznaczeniach FU, o budowie podobnej do budowy FU (Schemat 3). I tak, czułość względem FU, 0,76(±0,02)
PL 222 413 B1
1 2 1 pF cm- pM- , była ponad 5-krotnie wyższa niż względem FUrd, 0,14(±0,02) pF cm- pM- , 3-krotnie
1 wyższa niż względem tyminy, 0,28(±0,02) pF cm- pM- i 2,5-krotnie wyższa niż względem cytozyny,
0,3(±0,03) pF cm- pM- (krzywe 2-4 na fig. 11 b). Stosunkowo wysoka selektywność warstwy MIP-FU względem FUrd wynika najprawdopodobniej stąd, że cząsteczki FUrd są za duże aby się zmieścić do luk molekularnych wdrukowanych za pomocą znacznie mniejszych cząsteczek FU.
Schemat 3 przedstawia wzory strukturalne wybranych substancji przeszkadzających w oznaczaniu 5-fluorouracylu: (a) 5-fluorourydyna, FUrd, (b) tymina i (c) cytozyna.
Wnioski
Wysokiej selektywności parowanie typu Watsona-Cricka zasad nukleinowych w RNA z powodzeniem wykorzystano w niniejszym zgłoszeniu do kompleksowania FU za pomocą sztucznej pochodnej adeniny stanowiącej fragment rozpoznający monomeru funkcyjnego 1. Zaproponowany tu sposób syntezy 1 otworzył nowe możliwości przygotowywania innych pochodnych zasad nukleinowych bis(2,2'-bitienylo)metanu, t.j. tyminy, guaniny, cytozyny, czy uracylu, do zastosowań sensorycznych, np. do oznaczania kwasów nukleinowych stosowanych jako biomarkery wczesnego wykrywania raka. Związek 1 ze swoim mostkiem etylenowym, zapewniającym elastyczność selektywnie rozpoznającemu fragmentowi adeninowemu, i zdolnością do elektropolimeryzacji fragmentu bis(2,2'-bitienylo)-metanowego to jedyny w swoim rodzaju monomer funkcyjny.
Kompleksowanie 1 i FU było teoretycznie modelowane za pomocą DFT i doświadczalnie potwierdzone za pomocą miareczkowania fluorescencyjnego. Chociaż do miareczkowania tego zastosowano rozpuszczalnik tak polarny jak benzonitryl, oddziaływanie FU z 1 było na tyle silne, że wyznaczona wartość stałej trwałości kompleksu FU-1, K = 2,17(±0,07) x 10 M- , o stechiometrii 1:2 była stosunkowo wysoka. Elektropolimeryzacja potencjodynamiczna była bardzo dogodna do osadzania warstwy MIP-FU z wdrukowanym FU z uwagi na brak konieczności stosowania inicjatora polimeryzacji, ogrzewania ani naświetlania. Co więcej, polimeryzacja ta cechowała się wysoką odtwarzalnością, dobrym przyleganiem warstwy MIP-FU do elektrody i możliwością dogodnej kontroli grubości tej warstwy w trakcie jej osadzania przy znacznym współczynniku wdrukowania molekularnego. Za pomocą widm spektroskopii FTIR i UV-vis wykazano, odpowiednio, że struktura utworzonego w roztworze kompleksu FU-1 pozostaje nienaruszona w trakcie elektropolimeryzacji a szablon FU jest następnie całkowicie usuwany z osadzonej warstwy MIP-FU.
Chemosensory MIP-FU z przetwarzaniem sygnału zarówno za pomocą DPV jak i Cl nadają się do selektywnego oznaczania FU, przy czym wykrywalność pośredniego oznaczania FU za pomocą DPV jest wyższa. Natomiast oznaczanie za pomocą Cl jest bardziej dogodne z praktycznego punktu widzenia. Ważne jest, że dla obu tych czujników wykrywalność jest na tyle wysoka, że nadają się one do oznaczeń FU w układach biologicznych. Co więcej, czułość oznaczeń względem analitu FU była kilkakrotnie wyższa niż względem typowych substancji przeszkadzających o strukturze zbliżonej do struktury FU.
Claims (7)
- Zastrzeżenia patentowe1. Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową, zwłaszcza adeniną, jako monomer funkcyjny o ogólnym wzorze strukturalnym A, przedstawionym poniżej,PL 222 413 B1 w którym R oznacza adeninę, guaninę, cytozynę, tyminę lub uracyl.
- 2. Pochodna według zastrz. 1 stanowiąca 4-[2-(6-amino-9H-puryn-9-ylo)etoksy]fenylo-4-[bis-(2,2'-bitienylo)metan].
- 3. Sposób wytwarzania bis(2,2'-bitienylo)metanu podstawionego zasadą nukleinową, określonego w zastrzeżeniu 1, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy, przedstawione na poniższym Schemacie 4, w wyniku czego powstaje monomer funkcyjny o ogólnym wzorze strukturalnym A.
- 4. Warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru, znamienna tym, że zawiera bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 2.
- 5. Sposób wytwarzania warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy.PL 222 413 B1 (a) w roztworze zawierającym 5-fluorouracyl, bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową, korzystnie adeniną, jako monomer funkcyjny oraz monomer sieciujący, korzystnie tris([2,2'-bitiofen]-5-ylo)metan, powstaje kompleks 5-fluorouracylu z monomerem funkcyjnym, a następnie (b) otrzymany kompleks 5-fluorouracylu z monomerem funkcyjnym poddaje się elektrochemicznej polimeryzacji, korzystnie w warunkach potencjodynamicznych, w wyniku której na elektrodzie, korzystnie platynowej lub płytce szklanej pokrytej tlenkiem indowo-cynowym, osadza się sztywna warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru z wdrukowanym 5-fluoro-uracylem, a następnie (c) wdrukowany 5-fluorouracyl wyekstrahowuje się z tej warstwy, w wyniku czego powstaje warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru z nieobsadzonymi wdrukowanymi lukami molekularnymi.
- 6. Zastosowanie warstwy wdrukowanego polimeru, otrzymanej sposobem według zastrz. 5, do oznaczania 5-fluorouracylu, zwłaszcza za pomocą impedimetrii pojemnościowej lub różniczkowej woltamperometrii pulsowej.
- 7. Zastosowanie warstwy wdrukowanego polimeru, otrzymanej sposobem według zastrz. 5, do uwalniania 5-fluorouracylu, monitorowanego zwłaszcza za pomocą impedimetrii pojemnościowej lub różniczkowej woltamperometrii pulsowej.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL402675A PL222413B1 (pl) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracylu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL402675A PL222413B1 (pl) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracylu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL402675A1 PL402675A1 (pl) | 2014-08-18 |
| PL222413B1 true PL222413B1 (pl) | 2016-07-29 |
Family
ID=51302422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL402675A PL222413B1 (pl) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracylu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL222413B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL423557A1 (pl) * | 2017-11-24 | 2019-06-03 | Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego |
-
2013
- 2013-02-05 PL PL402675A patent/PL222413B1/pl unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL423557A1 (pl) * | 2017-11-24 | 2019-06-03 | Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego |
| PL238942B1 (pl) * | 2017-11-24 | 2021-10-25 | Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL402675A1 (pl) | 2014-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Roushani et al. | Impedimetric ultrasensitive detection of chloramphenicol based on aptamer MIP using a glassy carbon electrode modified by 3-ampy-RGO and silver nanoparticle | |
| Huynh et al. | Molecularly imprinted polymer for recognition of 5-fluorouracil by RNA-type nucleobase pairing | |
| Guo et al. | 1, 3, 5-Trinitrotoluene detection by a molecularly imprinted polymer sensor based on electropolymerization of a microporous-metal-organic framework | |
| Huynh et al. | Cytosine derivatized bis (2, 2′-bithienyl) methane molecularly imprinted polymer for selective recognition of 6-thioguanine, an antitumor drug | |
| Santos et al. | Electrochemical sensor based on imprinted sol–gel and nanomaterial for determination of caffeine | |
| Kaya et al. | A novel design thia-bilane structure-based molecular imprinted electrochemical sensor for sensitive and selective dopamine determination | |
| Kaplan et al. | A novel method for sensitive microRNA detection: Electropolymerization based doping | |
| Chen et al. | A highly sensitive gold nanoparticle-based electrochemical aptasensor for theophylline detection | |
| Temerk et al. | Interactions of an anticancer drug lomustine with single and double stranded DNA at physiological conditions analyzed by electrochemical and spectroscopic methods | |
| Temerk et al. | Electrochemical studies and spectroscopic investigations on the interaction of an anticancer drug flutamide with DNA and its analytical applications | |
| Huynh et al. | Electrochemically synthesized molecularly imprinted polymer of thiophene derivatives for flow-injection analysis determination of adenosine-5′-triphosphate (ATP) | |
| Gliga et al. | Electrochemical platform for the detection of adenosine using a sandwich-structured molecularly imprinted polymer-based sensor | |
| Kumar et al. | Molecularly imprinted hornlike polymer@ electrochemically reduced graphene oxide electrode for the highly selective determination of an antiemetic drug | |
| Prasad et al. | Development of molecularly imprinted polymer nanoarrays of N-acryloyl-2-mercaptobenzamide on a silver electrode for ultratrace sensing of uracil and 5-fluorouracil | |
| Wang et al. | Graphene nanostructures with plasma polymerized allylamine biosensor for selective detection of mercury ions | |
| You et al. | Label-free electrochemical multi-sites recognition of G-rich DNA using multi-walled carbon nanotubes–supported molecularly imprinted polymer with guanine sites of DNA | |
| Nemčeková et al. | Interaction of DNA and mononucleotides with theophylline investigated using electrochemical biosensors and biosensing | |
| Ziółkowski et al. | Electrochemical detection of DNA hybridization using metallacarborane unit | |
| Aytaç et al. | A novel polypyrrole–phenylboronic acid based electrochemical saccharide sensor | |
| Abdullah et al. | In situ co-electropolymerization of resorcinol/2-aminophenol on Au-Chitosan-electroreduced graphene oxide nanocomposite for electrochemical detection of Vandetanib | |
| Silambarasan et al. | K 4 [Fe (CN) 6] immobilized anion sensitive protonated amine functionalized polysilsesquioxane films for ultra-low electrochemical detection of dsDNA | |
| EP3200911B1 (en) | Method for liquid authentication by detection of flavonoid derivatives | |
| Algmaal et al. | Eco-friendly bupropion detection sensor with co-formulated dextromethorphan in AUVELITY tablet and spiked plasma | |
| Billing et al. | Development of electrochemical sensor for selective recognition of PO43− ions using organic nanoparticles of dipodal receptor in aqueous medium | |
| PL222413B1 (pl) | Bis(2,2'-bitienylo)metan podstawiony zasadą nukleinową i sposób jego wytwarzania, warstwa molekularnie wdrukowanego polimeru i sposób jej wytwarzania oraz zastosowanie warstwy molekularnie wdrukowanego polimeru do wykrywania i uwalniania 5-fluorouracylu |