点击化学在生物医学领域的研究范文

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摘要：

点击化学又称为链接化学、动态组合化学，是一个模块化合成概念。点击化学选用易得原料，通过模块化、高效率、可靠、高选择的化学转变来实现碳杂原子连接，实现低成本快速合成各类新化合物的组合化学新方法。点击化学具有反应条件温和、产物收率高、选择性高、产物易分离等一系列优点。因此，点击化学逐渐成为了生物和医学领域中最为广泛使用的连接工具，本文综合介绍了点击化学的基本概念、反应原理，以及其在合成基因载体、药物载体、药物设计等生物医学领域的现状以及研究前景。

关键词：

点击化学；基因载体；药物设计

1点击化学的基本概念

点击化学是是由诺贝尔化学奖获得者K.Barryless提出的一个模块化合成概念，它是一种新的快速合成大量化合物的方法，是一种革新了传统有机合成化学的合成方法。由于点击化学具有反应条件温和、产物收率高、速率快、选择性高、产物易分离的特点，点击化学具有的这些优异特性使得其可以采用“分子裁剪”手段来模块化合成一系列包括梳形聚合物、星形聚合物和超支化聚合物等在内的复杂化合物及生物医学材料。

2点击化学反应原理及特征

点击化学的反应类型主要有四种，分别是环加成反应、非醇醛的基化学、碳碳多键的加成反应，在这四种点击化学的反应类型中，研究较多应用也较为广泛的是催化的端基炔和叠氮化物生成的Huisgen1,3-偶极环加成反应。其中，Sharpless研究小组发现经由铜离子的催化Huisgen1,3-偶极环加成反应可以在温和的条件下进行并且能够较大幅度的提高产物获得率，甚至能够省去后续的提取纯化的过程。因此，近些年来，Huisgen1,3-偶极环加成反应越来越多的应用于生物医药领域。作为一种新型的化合手段，点击化学主要是通过高效可靠的具有区域选择性的化学反应来完成分子片段之间的拼接，即结构骨架和组件模块之间的连接。点击化学的核心在于利用C—X成键反应来实现大量的新化合物的模块化制备，这是因为C—X成键反应具有高效可靠且可选择的特性，这些特性在药物分子的设计上具有重要的作用。具体说来，点击化学反应主要具有这样几个特征，第一，所用原料易得；第二，产物获得率高，易纯化；第三，操作简单，反应条件温和；第四，模块化的合成快速高通量；第五，副产物对环境友好。

3点击化学在生物医学领域的应用

点击化学在生物医学领域的应用范围较为广泛，应用深度也较为成熟。本文将重点介绍点击化学在合成基因载体领域、合成药物释放载体领域以及药物设计领域的应用。在合成基因载体领域，研究者以经通过点击化学反应合成了以天冬酰胺为基且含有双硫键的聚乙烯亚胺的衍生物P(p-Az)X-SS-PEIs，然后通过点击化学反应合成以天冬酰胺为主链以聚乙烯亚胺为侧链的高分子刷。然后可以通过对这样的衍生物作为非病毒的基因载体研基因载体进行了研究。经由研究发现，该衍生物P(p-Az)X-SS-PEIs可以与质粒DNA和浓缩DNA结合成为纳米粒子。体外实验发现被降解的高分子刷不仅细胞毒性较低，并且转染活性较高。这样的研究结构表明，这种可还原降解的高分子刷在基因载体领域有着重要的应用潜力，同时也表明了点击化学在基因载体领域巨大的应用价值。

在合成药物释放载体领域，点击化学同样因为其特有的优点而发挥了重要的应用价值。首先，药物载体作为药物释放体系的重要组成部分，其对于药效的影响也是重要的。如何将药物释放载体更加有利于药物药性的释放，是点击化学在合成药物释放载体领域的目的。以一种抗癌药物阿霉素盐酸盐（DOX）为例，研究人员利用点击化学反应将其与炔官能化的L-谷氨酸结合，化合成了载药聚合物PGAALK-DOX。然后再将该聚合物与二氧化硅模板上的PVPON通过氢键结合，通过调整酸碱度破坏氢键之后就可以将PVPON去除，从而获得多层的PGAALK-DOX。这样一来，就可以用多层的PGAALK-DOX来组装载药聚合物的胶囊，这样的胶囊可以控制载药的剂量和药物的位置，并且能够持续释放药性2h左右。

在药物合成领域，点击化学的应用时最为广泛的。直接使用点击组件模块的过程对于新型药物的快速组合是非常适用的，这中途径可以较大的减少先导化合物的发现及结构优化需要的时间。就以HIV蛋白酶为例，HIV蛋白酶是造成病毒成熟至最终阶段的重要原因，因此，HIV蛋白酶抑制剂成为了治疗和控制AIDS的最有效药物之一。然而，由于具有抗药性的突变HIV蛋白酶的数量越来越多，对于新型HIV蛋白酶抑制剂的需求也在随之增加。研究人员应用点击化学手段，通过靶向Huisgen叠胺-炔基环加成原位化合除了新的有效的HIV-1-Pr抑制剂，这种新型的抑制剂对4中HIV蛋白酶都具有强烈的抑制效果。

4结论

点击化学由于其反应条件温和、速率快、反应条件温和、选择性高等特点，已经越来越多的应用于生物医学领域的方方面面，点击化学在药物发现和生物技术等领域发挥了极大的应用价值。关于点击化学的研究和应用在这样的背景下也得以快速的发展。作为一种新型的化合物合成方法，目前人们对于点击化学还停留在研究阶段，真正的应用实践还处于起步阶段。但是通过目前点击化学的应用现状不难看出，点击化学在生物医药领域有着巨大的应用潜力，在其他相关的领域同样有着巨大的应用潜力。在将来，点击化学反应将与自由基聚合转移技术、活性自由基聚合方法等结合，更多的发挥其优势。

参考文献：

[1]张智平,宿连征,张慧梓,王锐.点击化反应合成苯并咪唑类1,2,3-三氮唑[J].化工时刊.2011(07).

[2]赵正达,袁伟忠,顾书英,任天斌,任杰.点击化学及其在生物医学领域的应用[J].化学进展.2010(Z1).

作者：时冉冉 陈娇  梁树才 单位：漯河医学高等专科学校生化教研室