PL238942B1 - Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego - Google Patents
Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego Download PDFInfo
- Publication number
- PL238942B1 PL238942B1 PL423557A PL42355717A PL238942B1 PL 238942 B1 PL238942 B1 PL 238942B1 PL 423557 A PL423557 A PL 423557A PL 42355717 A PL42355717 A PL 42355717A PL 238942 B1 PL238942 B1 PL 238942B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- quinoxaline
- amino
- mip
- abt
- heterocyclic aromatic
- Prior art date
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 title claims abstract description 14
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 title abstract description 7
- 125000006615 aromatic heterocyclic group Chemical group 0.000 title abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 6
- 229920000344 molecularly imprinted polymer Polymers 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N benzopyrazine Natural products N1=CC=NC2=CC=CC=C21 XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 14
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 claims abstract description 4
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 31
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 28
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 claims description 23
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 20
- DVCCCQNKIYNAKB-UHFFFAOYSA-N MeIQx Chemical compound C12=NC(C)=CN=C2C=CC2=C1N=C(N)N2C DVCCCQNKIYNAKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 14
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 claims description 13
- -1 thiophene-2-yl Chemical group 0.000 claims description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- LAZSIJHHPMHKQI-UHFFFAOYSA-N 3,4,8-Trimethyl-1H,2H,3H-imidazo[4,5-F]quinoxalin-2-imine Chemical compound C12=NC(C)=CN=C2C=C(C)C2=C1N=C(N)N2C LAZSIJHHPMHKQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- JFQHIQJNQCWLNR-UHFFFAOYSA-N 3,7,8-trimethylimidazo[4,5-f]quinoxalin-2-amine Chemical compound C1=C2N(C)C(N)=NC2=C2N=C(C)C(C)=NC2=C1 JFQHIQJNQCWLNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 5
- MCFPPHKNJUOYBX-UHFFFAOYSA-N 3,4,7,8-tetramethylimidazo[4,5-f]quinoxalin-2-amine Chemical compound CC1=CC2=NC(C)=C(C)N=C2C2=C1N(C)C(N)=N2 MCFPPHKNJUOYBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 3
- YELMWJNXDALKFE-UHFFFAOYSA-N 3h-imidazo[4,5-f]quinoxaline Chemical compound N1=CC=NC2=C(NC=N3)C3=CC=C21 YELMWJNXDALKFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- VLQDPSCTYILTOP-UHFFFAOYSA-N 2,3,5-trithiophen-2-yl-4-(2,4,5-trithiophen-2-ylthiophen-3-yl)thiophene Chemical compound S1C(=CC=C1)C=1SC(=C(C=1C1=C(SC(=C1C=1SC=CC=1)C=1SC=CC=1)C=1SC=CC=1)C=1SC=CC=1)C=1SC=CC=1 VLQDPSCTYILTOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 22
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 22
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 8
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 8
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 7
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 3
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CRZQGDNQQAALAY-UHFFFAOYSA-N Methyl benzeneacetate Chemical compound COC(=O)CC1=CC=CC=C1 CRZQGDNQQAALAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- DDRJAANPRJIHGJ-UHFFFAOYSA-N creatinine Chemical compound CN1CC(=O)NC1=N DDRJAANPRJIHGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000589 high-performance liquid chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002552 multiple reaction monitoring Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- WYWHKKSPHMUBEB-UHFFFAOYSA-N tioguanine Chemical compound N1C(N)=NC(=S)C2=C1N=CN2 WYWHKKSPHMUBEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UEJJHQNACJXSKW-UHFFFAOYSA-N 2-(2,6-dioxopiperidin-3-yl)-1H-isoindole-1,3(2H)-dione Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)N1C1CCC(=O)NC1=O UEJJHQNACJXSKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- GHASVSINZRGABV-UHFFFAOYSA-N Fluorouracil Chemical compound FC1=CNC(=O)NC1=O GHASVSINZRGABV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 1
- 206010061902 Pancreatic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000005718 Stomach Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- BMQYVXCPAOLZOK-UHFFFAOYSA-N Trihydroxypropylpterisin Natural products OCC(O)C(O)C1=CN=C2NC(N)=NC(=O)C2=N1 BMQYVXCPAOLZOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 208000029742 colonic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 229940109239 creatinine Drugs 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000000132 electrospray ionisation Methods 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960002949 fluorouracil Drugs 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical class O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002129 infrared reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- BMQYVXCPAOLZOK-XINAWCOVSA-N neopterin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)C1=CN=C2NC(N)=NC(=O)C2=N1 BMQYVXCPAOLZOK-XINAWCOVSA-N 0.000 description 1
- 238000011275 oncology therapy Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000496 pancreas Anatomy 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 125000004219 purine nucleobase group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- UPUZGXILYFKSGE-UHFFFAOYSA-N quinoxaline-2-carboxylic acid Chemical compound C1=CC=CC2=NC(C(=O)O)=CN=C21 UPUZGXILYFKSGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003252 quinoxalines Chemical class 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 201000000498 stomach carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229960003433 thalidomide Drugs 0.000 description 1
- 229960003087 tioguanine Drugs 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000107 tumor biomarker Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, charakteryzujący się tym, że jest to polimer molekularnie wdrukowany obejmujący w swym składzie dwie takie same lub różne pochodne bisbitiofenu zawierające zasady nukleinowe, 2,4,5,2',4',5'-heksa(tiofeno-2-ylo)-3,3'-bitiofen, chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną o ogólnym wzorze strukturalnym jak na rysunku, w którym R1 i R2 są takie same lub różne i niezależnie oznaczają H lub C1-C6 (alkil prosty lub rozgałęziony), korzystnie H lub metyl. Zgłoszenie obejmuje też sposób jego wytwarzania i jego zastosowanie jako elementu czujnika chemicznego do selektywnego wykrywania i oznaczania związków o działaniu mutagenicznym i rakotwórczym w żywności, w tym rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego. W szczególności, wynalazek ten obejmuje polimer molekularnie wdrukowany za pomocą związku z grupy chinoksalin, należących do heterocyklicznych amin aromatycznych, HAAs, tj. 2-amino-3,7,8-trimetylo-3H-imidazo[4,5-f]chinoksaliny (7,8-DiMelQx), sposób jego wytworzenia i jego zastosowanie do selektywnego oznaczania tego związku za pomocą czujnika chemicznego z warstwą syntetycznego polimeru nukleotydowego rozpoznającą ten związek. Ponadto wynalazek obejmuje wytworzenie czujnika chem icznego zawierającego warstwę tego polimeru jako elementu rozpoznającego i sposób selektywnego oznaczania wyżej wymienionej aminy za pomocą tego czujnika w obecności strukturalnie podobnych chinoksalin, tj. 2-amino-3,4,7,8-tetrametylo-3 H- imidazo[4,5-f]chinoksaliny (TriMelQx), 2-amino-3,4,8-trimetylo-3 H- imidazo[4,5-f]chinoksaliny (4,8-DiMelQx) i 2-amino-3,8-dimetyloimidazo[4,5-f]chinoksaliny (8-MelQx).
Chinoksalinowe heterocykliczne aminy aromatyczne (HAAs) to związki o działaniu mutagenicznym i rakotwórczym. Zidentyfikowano wiele grup HAAs (Turesky, R. J., Mol. Nutr. Food Res. 2005, 49, 101). Powstają one m.in. w mięsie i rybach w trakcie ich termicznego przetwarzania, np. grilowania, wędzenia, itp. Wówczas kreatynina ulega kondensacji z heksozami, pirazyną i pochodnymi pirydyny tworząc aminoimidazoareny (Woziwodzka, A., et al., ISRN Biophysics 2013, 1, 1; Pathak, K. V., et al.; Chem. Res. Toxicol. 2016, 29, 255; Gauvin, J., et al., Chem. Res. Toxicol. 2001,14, 476; Skog, K. I., et al., Food Chem. Toxicol. 1998, 36, 879; Turesky, R. J., Toxicol. Lett. 2007,168, 219). Ponadto są one wytwarzane w dymie tytoniowym i gazach spalinowych silników diesla (Turesky, R. J., Mol. Nutr. Food Res. 2005, 49,101). HAAs wywołują kilka typowych nowotworów, takich jak rak żołądka, jelita grubego, trzustki i piersi (Turesky, R. J., Mol. Nutr. Food Res. 2005, 49,101).
HAAs uszkadzają podwójny łańcuch DNA (ang. double-stranded DNA, dsDNA) poprzez umiejscowienie się wewnątrz (interkalację) tego łańcucha (Pezdirc, M., et al., Food Chem. Toxicol., 2013, 59, 386; Haza, A. I., et al., Appl. Toxicol. 2011, 31,53; Haza, A. I., et al., Food Nutr. Sci. 2011,2, 356), a następnie jego denaturację spowodowaną zerwaniem scalających te łańcuchy wiązań wodorowych (Boer, D. R., et al., Dalton Trans. 2009, 3, 399; Wang, A. H. J.,‘et al., J. Biomol. Struct. Dyn. 1986, 4, 319). Najczęściej interkalatory przyłączają się do niespecyficznych fragmentów DNA (Neto, B. A. D., et al., Molecules 2009,14,1725). Jednakże HAAs wiązane są w miejscach DNA bogatych w purynowe zasady nukleinowe (Boer, D. R., et al., Dalton Trans. 2009, 3, 399).
Oznaczanie HAAs w żywności pochodzenia zwierzęcego jest trudne, ponieważ występują w bardzo niskich stężeniach, tj. ~ng/g, w złożonej i trudnodostępnej matrycy jaką jest próbka żywności (Jahurul, M. H. A., et al., FoodAddit. Contam. 2010, 27,1060). Dlatego do oznaczania HAAs stosuje się skomplikowane procedury z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej, HPLC (Khan, M. R., et al., RSC Adv. 2015, 5, 2479, Ouyang, Y. F., et al., Anal. Methods 2015, 7, 9274), a także innych technik, w tym spektroskopowych. Na przykład do detekcji 4,8-DiMelQx zastosowano węglowe kropki kwantowe (Cayuela, A., et al., Anal. Chim. Acta 2013, 804, 246). Jednakże pomiar ten był zależny od pH. Ponadto uzyskana wartość granicy wykrywalności (ang. limit of detection, LOD) była zbyt wysoka jak do oznaczania HAAs w próbkach rzeczywistych, wynosiła bowiem 0,4 mg/l. Do oznaczania kwasu chinoksalino-2-karboksylowego zastosowano czujnik chemiczny z molekularnie wdrukowaną poli-o-fenylenodiaminą (Yang, Y., et al., Anal. Chim. Acta 2014, 806,136). Do wad tego czujnika można zaliczyć skomplikowaną procedurę jego przygotowania i zależność jego wskazań od pH. Co więcej, LOD była wysoka, wynosiła aż 44,4 μM. Inny czujnik chemiczny, z polimerem molekularnie wdrukowanym (ang. molecularly imprinted polymer, MIP) metodą zol-żel jako elementem rozpoznającym charakteryzował się tak samo wysoką wartością LO D (Yang, Y., et al., Biosens. Bioelectron. 2013, 47, 475).
W oznaczaniu leków interkalujących DNA zastosowano czułe i selektywne czujniki z biologicznymi elementami rozpoznającymi (Shamagsumova, R., et al., Sens. Actuators B Chem. 2015, 220, 573; Pontinha, A. D. R., et al., Bioelectrochemistry 2013, 89, 50; Dogan-Topal, B., et al. Sens. Actuators, B Chem. 2014,194,185). Stosowanie tych czujników wiąże się, jednakże z ograniczeniami wynikającymi z ich niskiej trwałości i odporności na warunki oznaczania, takie jak wysoka temperatura, skrajne wartości pH, agresywne rozpuszczalniki niewodne, itp.
Dlatego potrzebne są trwałe, syntetyczne elementy rozpoznające HAAs, naśladujące swoje biologiczne odpowiedniki. Jednym z przykładów takich elementów są MlP-y. Czujniki z MlP-ami są selek
PL 238 942 Β1 tywne i odporne zarówno chemicznie, jak i mechanicznie. Procedury ich wytwarzania są stosunkowo proste, a koszty z tym związane niskie (Haupt, K., et al. Trends Biotechnol. 1998,16, 468; Komiyama, M., et al., Molecular Imprinting; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2003).
Dzięki naśladowaniu naturalnych receptorów możliwe było, za pomocą wdrukowania molekularnego, oznaczanie dsDNA (Slinchenko, O.; Rachkov, A.; Miyachi, H.; Ogiso, M.; Minoura, N. Biosens. Bioelectron. 2004, 20,1091; Ogiso, M.; Minoura, N.; Shinbo, T.; Shimizu, T. Biosens. Bioelectron. 2007, 22,1974; Yin, J.; Wang, Z.; Song, M.; Zhao, C.; Wang, H. Analyst, 2013,138,4958). Co więcej, opracowano ΜΙΡ-y do selektywnego rozpoznawania i oznaczania oligonukleotydów poprzez komplementarne parowanie zasad nukleinowych (Bartold, K., et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 3948). Do oznaczania mniejszych cząsteczek, np. 5-fluorouracylu (Huynh, T. P., et al., Anal. Chem. 2013, 85, 8304) i talidomidu (Rosengren J.P., et al. Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 3374), stosowanych jako leki, a także pochodnych guaniny, np. neopteryny (Sharma, P. S., et al., Biosens. Bioelectron. 2016, 77, 565) i 6-tioguaniny (Huynh, T. P., et al., Biosens. Bioelectron. 2015, 70, 153), również wykorzystano takie ΜΙΡ-y. Do ich syntezy zastosowano monomery funkcyjne zawierające podstawniki w postaci zasad nukleinowych oddziałujących z analitami za pomocą wiązań wodorowych typu Watsona-Cricka.
Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie, wykonanie i sprawdzenie działania czujnika chemicznego zawierającego warstwę MIP-u jako element rozpoznający. Zasady nukleinowe tej warstwy oddziałują z oznaczanymi analitami za pomocą wiązań wodorowych typu Watsona-Cricka (Watson, J. D.; Crick, F. H. C. JAMA 1993, 269, 1966) lub Hoogsteena (Aishima J et al. Nucleic Acids Res. 2002; 30, 5244). Dzięki opracowaniu i wykonaniu warstwy rozpoznającej zawierającej zasady nukleinowe (Schemat 1) po raz pierwszy skonstruowano w ramach niniejszego wynalazku czujnik elektrochemiczny do łatwego i taniego, a przede wszystkim selektywnego i szybkiego oznaczania HAAs. Dzięki niniejszemu wynalazkowi powstały nowe możliwości prowadzenia badań oddziaływań chinoksalinowych HAAs w układach biologicznych.
Zgodnie z obecnym wynalazkiem, syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą charakteryzuje się tym, że jest to polimer molekularnie wdrukowany (MIP) zawierający w swym składzie dwie takie same lub różne zasady nukleinowe, stanowiące pochodne bisbitiofenu, wybrane z grupy zawierającej: eter 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylometylo]fenylowy albo 1-tyminooctan 4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylo)metylo]fenylu, i 2,4,5,2',4',5'-heksa(tiofeno-2-ylo)-3,3'-bitiofen, chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną o ogólnym wzorze strukturalnym I:
w którym Ri i R2 są takie same lub różne i niezależnie oznaczają H lub C1-C6 (alkil prosty lub rozgałęziony), korzystnie H lub metyl.
Zgodnie z wynalazkiem, chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną stanowi związek o ogólnym wzorze strukturalnym I, przedstawionym powyżej, w którym R1 i R2 są takie same lub różne i niezależnie oznaczają H lub C1-C6 (alkil prosty lub rozgałęziony), korzystnie H lub metyl, najkorzystniej są to związki wybrane spośród 2-amino-3,7,8-trimetylo-3/7-imidazo[4,5-f]chinoksaliny, 2-amino-3,4,7,8-tetrametylo-3/7-imidazo[4,5-f]chinoksaliny, 2-amino-3,4,8-trimetylo-3/7-imidazo[4,5-f]chinoksaliny i 2-amino-3,8-dimetyloimidazo[4,5-f]-chinoksaliny.
Wynalazek ponadto obejmuje sposób wytwarzania molekularnie wdrukowanego syntetycznego polimeru nukleotydowego, zdefiniowanego powyżej, charakteryzujący się tym, że poddano elektropolimeryzacji potencjodynamicznej roztwór kompleksu prepolimeryzacyjnego zawierający dwie takie same lub różne pochodne bisbitiofenu zawierające zasady nukleinowe jako monomery funkcyjne wybrane z grupy obejmującej: eter 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylometylo]fenylowy albo 1-tyminooctan 4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylo)metylo]fenylu, i 2,4,5,2',4',5'-heksa(tiofeno-2-ylo)-3,3'bitiofen jako monomer sieciujący, chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną jako sza
PL 238 942 B1 blon/analit w roztworze zmieszanych rozpuszczalników obejmującym acetonitryl, wodę, propanol i toluen, który był 0,1 M względem (nBu4N)BF4 stanowiący elektrolit podstawowy, w wyniku czego otrzymano osadzoną na elektrodzie warstwę MIP-u, z której następnie wyekstrahowano szablon za pomocą wodnego roztworu NaOH w temperaturze pokojowej opróżniając luki molekularne, które jako puste są zdolne do wiązania cząsteczek analitu w otrzymanym molekularnie wdrukowanym syntetycznym polimerze nukleotydowym, stanowiącym warstwę rozpoznającą, przy czym osadzanie warstwy kontrolowano za pomocą liczby cykli zmian potencjału, który liniowo zmieniano w zakresie od 0,50 do 1,25 V vs Ag elektrody quasi - odniesienia z szybkością 50 mV/s, oraz przy czym w przypadku gdy stosuje się różne lub takie same monomery funkcyjne, to występują one w nadmiarze molowym względem chinoksalinowej heterocyklicznej aminy aromatycznej.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, w przypadku użycia dwóch różnych monomerów funkcyjnych, występują one w molowych stosunkach: 2 : 0, 0 : 2, 2 : 1, 1 : 1, 1 : 2, 4 : 0 lub 0 : 4, a najkorzystniej występują one w molowych stosunkach: 2 : 0, 2 : 1, 1 : 1 lub 1 : 2.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, stosuje się monomery funkcyjne zawierające podstawniki w postaci zasad nukleinowych, wybrane z grupy obejmującej eter 2-(adenino-9 - ylo)etylowo-4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylometylo]fenylowy albo 1 -tyminooctan 4-[(di-2,2‘-bitiofeno-5-ylo)metylo]fenylu, oddziałujących z szablonami/analitami za pomocą wiązań wodorowych typu Watsona-Cricka i/lub Hoogstena.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, jako chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną stosuje się 2-amino-3,7,8-trimetylo-3 H-imidazo[4,5-f]chinoksalinę, 2-amino-3,4,7,8-tetrametylo-3H-imidazo[4,5-f]-chinoksalinę, 2-amino-3,4,8-trimetylo-3H-imidazo[4,5-f]chinoksalinę lub 2-amino-3,8-dimetyloimidazo[4,5-f]chinoksalinę.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, stosuje się roztwór zmieszanych rozpuszczalników obejmujący acetonitryl, wodę, propanol i toluen w stosunku objętościowym w zakresach (4-8) : (0,5-2,5) : (0,5-2,5) : 1, korzystnie 6 :1,5 : 1,5 : 1.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku jako elektrodę badaną stosuje się platynową elektrodę dyskową.
Wynalazek ponadto obejmuje zastosowanie syntetycznego polimeru nukleotydowego z warstwą rozpoznającą zdefiniowaną powyżej jako elementu czujnika chemicznego do selektywnego wykrywania i oznaczania chinoksalinowych heterocyklicznych amin aromatycznych o działaniu mutagenicznym i rakotwórczym w żywności.
Korzystnie, wynalazek służy do selektywnego oznaczania chinoksalinowych heterocyklicznych amin aromatycznych, w tym korzystnie 2-amino-3,7,8-trimetylo-3H-imidazo[4,5-f]-chinoksaliny, 2-amino-3,4,7,8-tetra-metylo-3H-imidazo[4,5-f]chinoksaliny, 2-amino-3,4,8-trimetylo-3H- imidazo[4,5-f]-chinoksaliny lub 2-amino-3,8-dimetyloimidazo[4,5 - f]-chinoksaliny.
Zgodnie z wynalazkiem, zastosowanie obejmuje oznaczanie za pomocą różnicowej woltamperometrii pulsowej (ang. differential pulse voltammetry, DPV) lub elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (ang. electrochemical impedance spectroscopy, EIS)
Zgodnie z jednym aspektem wynalazku wytworzenie niniejszego czujnika chemicznego obejmowało syntezę polimeru molekularnie wdrukowanego MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)]. W tym celu monomery funkcyjne, tj. eter 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-[(di-2,2‘ - bitiofeno-5-ylometylo]fenylowy (Abt) (Schemat 1b) i 1-tyminooctan 4-[(di-2,2'-bitiofeno-5 - ylo)metylo]fenylowy (Tbt) (Schemat 1b) oraz monomer sieciujący, 2,4,5,2',4',5' - heksa(tiofeno-2-ylo)-3,3'-bitiofen (Schemat 1c), w obecności szablonu, 7,8-DiMelQx, poddano elektropolimeryzacji potencjodynamicznej. Po osadzeniu na elektrodzie warstwy MIP-u, wyekstrahowano z niej szablon. W ten sposób opróżniono luki molekularne w MIP-ie, które (puste) zdolne były do wiązania analitu.
Rozpoznawanie i wiązanie cząsteczki 7,8-DiMelQx (Schemat 2) w luce molekularnej warstwy MIP-u prowadziło do zmian natężenia prądu utleniania ferrocenu (Fc), stosowanego jako próbnik redoks. Zmiany tego sygnału prądowego odpowiadały zmianom elektronicznym i strukturalnym MIP-u wynikającym z wiązania analitu o różnym stężeniu. W ten sposób możliwe było oznaczenie 7,8-DiMelQx w sposób ilościowy.
Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony na korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonych figur rysunku. Poniżej podano, co przedstawiono na każdej z nich.
Schemat 1. Wzory strukturalne: (a) pary nukleotydów oddziałujących ze sobą przez wiązanie wodorowe typu Watsona-Cricka komplementarnych zasad nukleinowych, (b) pary monomerów funkcyjnych, eteru 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-(di-2,2'-bitiofeno-5-ylo)metylofenylowego (Abt) i 1-tymino
PL 238 942 B1 octanu 4-(di-2,2‘-bitiofeno-5-ylo)metylofenylu (Tbt), zastosowanych do otrzymania MIP-u i (c) monomeru sieciującego, 2,4,5,2',4',5' - heksa(tiofeno-2-yl)-3,3'-bitiofenu (T8).
Schemat 2. Wzory strukturalne badanych chinoksalinowych heterocyklicznych amin aromatycznych.
Schemat 3. Pseudotrójwymiarowy wzór strukturalny kompleksu prepolimeryzacyjnego.
Fig. 1 (a) Potencjodynamiczne krzywe zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dys- kowej podczas elektropolimeryzacji 0,2 mM Abt, 0,1 mM Tbt, 0,2 mM T8 i 0,1 mM 7,8-DiMelQx w 0,1 M (nBu4N)BF4 roztworze zmieszanych rozpuszczalników, acetonitrylu, wody, propanolu i toluenu o stosunku objętościowym 6 : 1,5 : 1,5 : 1.
Fig. 2 Krzywe DPV zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej pokrytej warstwą NIP-u (1) przed i (2) po ekstrakcji szablonu, jak również platynowej elektrody dyskowej pokrytej warstwą MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] (3) przed i (4) po ekstrakcji szablonu. Pomiary DPV przeprowadzono z zastosowaniem acetonitrylowego roztworu 1 mM Fc i 0,1 M (nBu4N)BF4.
Fig. 3 Znormalizowane widma PM-IRRAS (a) warstwy MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] przed ekstrakcją szablonu oraz (b) warstwy MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] po ekstrakcji (krzywa czarna) i NIP-u (przerywana krzywa czerwona).
Fig. 4 Wysokiej rozdzielczości widma XPS w zakresie energii wiązania charakterystycznej dla elektronów N 1s dla warstwy MIP-u wdrukowanej szablonem 7,8-DiMelQx (a) przed i (b) po ekstrakcji tego szablonu. Czerwone punkty oznaczają dane eksperymentalne, krzywa zielona - matematycznie zrekonstruowane widmo doświadczalne, przerywana krzywa czarna - funkcje składowe (profile Gaussa) zastosowane do matematycznego modelowania danych doświadczalnych i tło.
Fig. 5 Zdjęcia (a, c, e, g) 2D i (b, d, f, h) pseudo-3D (a, b) powierzchni (5 x 5) μm2 złoconych płytek szklanych, a także (c, d) tych płytek pokrytych warstwą NIP-u, jak również MIP-u (e, f) przed i (g, f) po ekstrakcji szablonu.
Fig. 6 Krzywe DPV zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej pokrytej warstwą MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] z wyekstrahowanym szablonem w (1) 0, (2) 0,22, (3) 0,44, (4) 0,88, (5) 1,76, (6) 3,50 i (7) 7,0 μM 7,8-DiMelQx acetonitrylowym roztworze 1 mM Fc i 0,1 M (nBu4N)BF4. Wstawka przedstawia zależność prądu piku DPV od stężenia analitu, 7,8-DiMelQx.
Fig. 7 (a) Widma EIS zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej pokrytej war- stwą MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)], w (1) 0, (2) 5, (3) 15, (4) 25, (5) 50, (6) 100, (7) 150, (8) 200 i (9) 250 μM 7,8-DiMelQx acetonitrylowym roztworze 1 mM Fc i 0,1 M (nBu4N)BF4. Wstawka w (a) przedstawia odwód zastępczy, w którym R e to opór elektrolitu, Rct to opór przeniesienia ładunku a CPE to element stałofazowy. (b) Krzywe kalibracyjne dla 7,8-DiMelQx skonstruowane na podstawie danych (a) dla (1) MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] i dla (2) NIP - u (widma nie są pokazane).
Stosowane odczynniki
Acetonitryl, izopropanol i toluen, zastosowane zarówno w pomiarach elektrochemicznych jak i syntezie chemicznej, pochodziły z Sigma-Aldrich. Czterofluoroboran tetrabutyloamoniowy [(nBu4N)BF4] i wodorotlenek sodu zakupiono w firmie Fluka. Wszystkie chinoksalinowe heterocykliczne aminy aromatyczne (Schemat 2), tj. 2-amino-3,8-dimetyloimidazo[4,5-f]chinoksalina (8-MelQx), 2-amino-3,4,8-trimetylo-3 H- imidazo[4,5-f]chinoksalina (4,8 - DiMelQx), 2-amino-3,4,7,8-tetrametylo-3 H- imidazo[4,5-f]chinoksalina (TriMelQx) i 2-amino-3,7,8-trimetylo-3 H- imidazo[4,5-f]chinoksalina (7,8-DiMelQx), pochodziły z Toronto Research Chemicals (TRC). Eter 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylo)metylo]fenylowy (Huynh, T. P., et al. Anal. Chem. 2013, 85, 8304) i 1-tyminooctan 4-[(di-2,2'-bitiofeno-5 - ylo)metylo]fenylu (Tbt) jak również monomer sieciujący, 2,4,5,2‘,4‘,5‘-heksa(tiofeno-2-ylo)-3,3'-bitiofen (T8), (Sannicoló, F., et al., Chem. Eur. J. 2016, 22, 10839) przygotowano według opisu literaturowego.
Techniki i procedury
Dyskową elektrodę platynową, drucik srebrny i zwinięty w helisę drucik platynowy zastosowano, odpowiednio, jako elektrodę pracującą, Ag quasi-odniesienia i pomocniczą w pomiarach woltamperometrii cyklicznej (ang. cyclic voltammetry, CV), DPV i EIS.
Elektrodę dyskową Pt o średnicy 1 mm pokrytą warstwą MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] zanurzano na 5 min w acetonitrylowym roztworze 1 mM Fc, 0,1 M (nBu4N)BF4 i 7,8-DiMelQx (o różnym
PL 238 942 Β1 stężeniu). Następnie rejestrowano widmo EIS i krzywą DPV. Podczas oznaczania analitu za pomocą DPV potencjał zmieniano w zakresie od 0 do 0,50 V vs Ag elektrody quasi-odniesienia. W DPV skok potencjału wynosił 5 mV, amplituda i czas trwania pulsu, odpowiednio, 50 mV i 50 ms. Widma EIS generowano za pomocą prądu zmiennego o amplitudzie 30 mV i częstotliwości wybranej z zakresu od 200 kHz do 100 mHz przy potencjale 0,50 V vs Ag elektrody quasi-odniesienia, odpowiadającemu formalnemu potencjałowi układu redoks Fc|Fc+. Wybrany obwód zastępczy zawierał element charakteryzujący opór roztworu (Rs) połączony szeregowo ze zrównoleglonym elementem stałofazowym (CPE) i impedancją faradajowską (Randles, J. E. B. Discuss. Faraday Soc., 1947, 1, 11).
Warstwy polimerów zobrazowano za pomocą mikroskopii sił atomowych (ang. atomie force microscopy, AFM). Scharakteryzowano je również za pomocą spektroskopii fotoelektronów w zakresie promieniowania X (ang. X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) i odbiciowej spektroskopii absorpcyjnej z modulacją polaryzacji (ang. polarization-modulation infrared reflection-absorption spectroscopy, PM-IRRAS) z rozdzielczością 2 cm-1 i ze skanowaniem każdego widma 1024 razy. W tym celu warstwy osadzono na powierzchni ~0,5 cm2 złoconych płytek szklanych. Przed osadzeniem płytki te oczyszczono acetonem, a następnie wysuszono w strumieniu argonu.
Chromatograficzne rozdzielanie i oznaczanie HAAs przeprowadzono na kolumnie wysokosprawnego chromatografu cieczowego sprzężonego z tandemowym spektrometrem mas, z jonizacją w elektrorozpylaniu. Zastosowano chromatografowanie gradientowe. Jako eluenty zastosowano 0,1% kwas mrówkowy i metanol. Stężenie metanolu zmieniano w zakresie od 30 do 100%. Monitorowanie wielokrotnych reakcji fragmentacji (ang. multiple reaction monitoring, MRM) przeprowadzono z zastosowaniem par jonów dodatnich, którymi dla 8-DiMelQx były pary 214/131 (w analizie ilościowej) i 214/77 (w analizie jakościowej), dla 7,8-DiMelQx były to pary, odpowiednio, 228/131 i 228/77, dla 4,8-DiMelQx - 228/187 i 228/145 oraz dla TriMelQx - 242/145 i 242/201. Oczyszczone z węglowodorów powietrze i azot zastosowano, odpowiednio, jako gaz rozpraszający i gaz osłonowy. Napięcie ostrza wynosiło 5,5 kV.
Właściwości kompleksów HAAs z monomerami funkcyjnymi Abt i Tbt w roztworze
Za pomocą optymalizacji komputerowej struktury kompleksu i miareczkowania za pomocą spektroskopii UV-vis wykazano, że chinoksalinowe HAAs tworzyły trwałe kompleksy z monomerami funkcyjnymi Abt i Tbt (Tabela 1).
Tabela 1
Wyznaczone za pomocą spektroskopii UV-vis stałe trwałości (Ks) kompleksów prepolimeryzacyjnych o stechiometrii 1:1 i obliczone za pomocą DFT w przybliżeniu M06-25 2X/6-31G* z poprawką dyspersyjną (D3) zmiany entalpii swobodnej (AG) tworzenia tych kompleksów w acetonitrylu.
| Substancja miareczkowana | Titrant | Maksimum absorpcji UV (nm) | Ks 3 (Μ'1) | ńGb (kJ/mol) |
| Abt | Tbt | 312 | 2,83 x 104 | -26,4 |
| Tbt | 7,8-DiMelQx | 266 | 4,70 x 104 | -34,4 |
| Abt | 7,8-DiMelQx | 266 | 4,93 x 104 | -46,2 |
a Wyznaczone za pomocą spektroskopii UV-vis; 3 obliczone za pomocą metody DFT.
Korzystny przykład wykonania wynalazku
Przygotowanie warstw NIP i MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)]
Przygotowano roztwór kompleksu prepolimeryzacyjnego o składzie 0,2 mM Abt, 0,1 mM Tbt, 0,2 mM T8 i 0,1 mM 7,8-DiMelQx (tj. 2 : 1 : 2 : 1). W celu całkowitego rozpuszczenia wszystkich składników, roztwór ten zawierał acetonitryl, wodę, propanol i toluen o stosunku objętościowym 6 : 1,5 : 1,5 :1. Ponadto roztwór ten był 0,1 M względem (nBu4N)BF4, który spełniał rolę elektrolitu podstawowego. Warstwę MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] osadzono na platynowej elektrodzie dyskowej za pomocą elektopolimeryzacji kompleksu prepolimeryzacyjnego w warunkach potencjodynamicznych z potencjałem liniowo zmienianym w zakresie od 0,50 do 1,25 V vs Ag elektrody quasiodniesienia z szybkością 50 mV/s. Osadzanie warstwy kontrolowano za pomocą liczby cykli zmian potencjału (Figura 1). Warstwa MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] była brązowa i dobrze przylegała
PL 238 942 B1 do elektrody. Po zakończeniu elektropolimeryzacji osadzoną warstwę przemyto acetonitrylem w celu pozbycia się nieprzereagowanych substratów i elektrolitu podstawowego.
Tę samą procedurę osadzania zastosowano do przygotowania warstwy polimeru niewdrukowanego (ang. non-impńnted polymer, NIP), z tym że NIP otrzymano w nieobecności szablonu, 7,8-DiMelQx. NIP zastosowano jako polimer kontrolny.
W trakcie elektropolimeryzacji MIP-u i NIP-u monitorowany był anodowy pik przy potencjale 1,20 V vs Ag elektrody quasi-odniesienia. Odpowiadał on nieodwracalnemu utlenieniu podstawionego w pozycji 3 bitiofenu monomerów funkcyjnych i monomeru sieciującego. W trakcie tej elektropolimeryzacji zasady nukleinowe wchodzące w skład Abt i Tbt pozostawały niezmienione, ponieważ nieodwracalnie utleniają się one przy znacznie wyższym potencjale, tj. ~2,0 V vs Ag elektrody quasi-odniesienia.
Usuwanie szablonu z warstwy MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)]
Szablon 7,8-DiMelQx usunięto z warstwy MIP-u za pomocą ekstrakcji z zastosowaniem 0,1 mM NaOH przez 20 min w temperaturze pokojowej. Tę samą procedurę zastosowano w przypadku kontrolnej warstwy NIP-u. Po wyekstrahowaniu szablonu z warstwy MIP-u zaobserwowano wzrost prądu piku DPV próbnika redoks Fc (Figura 2). Prawdopodobnie oddziaływanie szablonu z polimerem hamowało przeniesienie ładunku pomiędzy Fc i elektrodą.
Obecność szablonu w warstwie MIP-u a następnie jego całkowite usunięcie z warstwy potwierdzono za pomocą pomiarów PM-IRRAS, XPS i spektroskopii UV-vis. Następnie warstwę MIP-u z usuniętym szablonem zastosowano jako element rozpoznający czujnika elektrochemicznego, w którym sygnał rozpoznawania był przetwarzany na analityczny sygnał DPV lub EIS.
Charakterystyka warstw MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] i NIP
Badania warstw polimerów techniką PM-IRRAS
Osadzone na złoconych płytkach szklanych warstwy NIP-u oraz MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8 - DiMelQx)] przed i po usunięciu szablonu scharakteryzowano za pomocą PM-IRRAS (Figura 3). W zakresie od 730 do 860 cm’1 znaczny udział w widmie mają pasma odpowiadające deformacjom pierścieni bitiofenowych (dokładne położenia pasm podano na Figurze 3). Część widma odpowiadająca oscylacjom bitiofenowego szkieletu polimeru jest wyraźnie wyeksponowana zarówno w widmie NIP-u jak i MIP-u po ekstrakcji.
W widmie MIP-u przed ekstrakcją, występują pasma przy liczbach falowych przy 1607, 1652 i 1718 cm’1 zbliżonych do liczb falowych pasm charakterystycznych dla adeniny i tyminy, przypisanych drganiom, odpowiednio, C=N, C=C i C=O. Dlatego do interpretacji widm PM - IRRAS kluczowe jest porównanie względnych natężeń pasm w dwóch zakresach spektralnych podczerwieni, tj. zakresu zdominowanego przez pasma odpowiadające drganiom bitiofenowego szkieletu polimeru i zakresu, w którym dominują pasma charakterystyczne dla układów o strukturach podobnych do adeniny i tyminy.
W widmie zarejestrowanym dla MIP-u przed ekstrakcją względne natężenia pasm w obu ww. zakresach spektralnych są porównywalne. Natomiast pasma w zakresie odpowiadającym drganiom charakterystycznym dla adeniny i tyminy nie wnoszą aż tak istotnego wkładu do widm zarejestrowanych dla NIP-u i MIP-u po ekstrakcji. W widmach NIP-u i MIP-u po ekstrakcji występuje w tym zakresie słabe, szerokie pasmo o maksimum przy ~1684 cm’1, które jest charakterystyczne dla drgań C=O w tyminie lub dla nadtonów, lub kombinacji drgań charakterystycznych dla widm oscylacyjnych bitiofenu.
Z porównania trzech widm, tj. widma MIP-u przed i po ekstrakcji oraz NIP-u wynikają następujące wnioski.
1. Niska względna intensywność pasm w zakresie częstości odpowiadającej typowym drganiom dla adeniny i tyminy w stosunku do pasm typowych dla bitiofenu, obserwowana w widmach NIP-u i MIP-u po ekstrakcji, w stosunku do MIP-u przed ekstrakcją, wskazuje na skuteczne wyekstrahowanie szablonu z warstwy MIP-u.
2. Znaczne podobieństwo widm MIP-u po ekstrakcji szablonu i NIP-u wskazuje na znikomy wpływ usunięcia szablonu na drgania szkieletu polimeru.
Badanie warstw polimerów techniką XPS
Pik N ls o energii wiązania 402,1 eV wskazuje na obecność szablonu 7,8-DiMelQx w warstwie MIP-[Abt-(7,8DiMelQx)-Tbt] (Figura 4a). Natomiast brak tego piku w warstwie MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8DiMelQx)] po ekstrakcji (Figura 4b) świadczy o całkowitym usunięciu tego szablonu.
Charakterystyka warstw polimerów za pomocą AFM
Osadzone na złoconych płytkach szklanych (Figura 5a i 5b) warstwy NIP-u i MIP-u przed i po ekstrakcji zobrazowano za pomocą AFM.
PL 238 942 B1
Za pomocą elektropolimeryzacji otrzymano stosunkowo gładkie warstwy polimerów. Szorstkość polimeru kontrolnego, NIP-u, wynosiła 23(±9) nm (Figura 5c i 5d). Szorstkość MIP - u przed ekstrakcją była taka sama, wynosiła 23(±1) nm (Figura 5e i 5f). Jednakże powierzchnia MIP-u była bardziej jednorodna, o czym świadczy jego odchylenie standardowe (±1 nm) mniejsze niż dla NIP-u (±9 nm). Przypuszczalnie szablon uporządkował monomery funkcyjne przed elektropolimeryzacją.
Poza tym szablon wdrukowany w warstwę MIP-u zmienił strukturę jego powierzchni. Powierzchnia MIP-u była ziarnista, średnia wielkość ziaren sięgała 230(±40) nm. Natomiast ziaren tych nie zaobserwowano ani w warstwie NIP-u, ani MIP-u po ekstrakcji.
Po usunięciu szablonu z MIP-u (Figura 5g i 5h), morfologia tej warstwy zmieniła się znacząco, tj. jej szorstkość zmalała do 13(±1) nm.
Sprawność analityczna czujnika chemicznego z warstwą rozpoznającą MIP-[Abt-Tbt/Abt- (7,8-DiMelQx)]
Oznaczanie 7,8-DiMelQx za pomocą DPV
Wiązanie cząsteczek analitu 7,8DiMelQx w lukach molekularnych MIP-u zmienia jego właściwości elektryczne i strukturalne. Dlatego analit można oznaczyć mierząc prąd faradajowski próbnika redoks obecnego w roztworze badanym. Dla analitu o stężeniu w zakresie od 0,22 do 20 μM w tym roztworze zarejestrowano krzywe DPV (Figura 6). Wysokość piku DPV dla układu Fc/Fc+ była przeciwna do stężenia analitu. Z nachylenia krzywej kalibracyjnej wyznaczono czułość i LOD, które wynosiły, odpowiednio, 621(±45) pA/fM i 217(±11) fM.
Oznaczanie 7,8-DiMelQx za pomocą EIS
Warstwę MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] scharakteryzowano za pomocą EIS w celu określenia jej właściwości impedancyjnych. Analit, 7,8-DiMelQx, oznaczono w obecności Fc rejestrując widma EIS (Figura 7a). Wraz ze wzrostem stężenia analitu w roztworze opór przeniesienia ładunku próbnika redoks wzrastał wskutek oddziaływań cząsteczek analitu z lukami molekularnymi MIP-u. Na podstawie zależności zmian oporu przeniesienia ładunku od stężenia analitu sporządzono krzywą kalibracyjną (Figura 7b). Dynamiczny liniowy zakres stężeniowy rozciągał się od 5 do 250 pM, a czułość i LOD wynosiły, odpowiednio, 333(±1) pA/fM i 87(±4) fM. Pozorny współczynnik wdrukowania (ang. apparent imprinting factor, IF) był, IF = 6,6. Wartość ta wskazuje na wysokie powinowactwo cząsteczki analitu do luki molekularnej MIP-u.
Selektywność czujnika z warstwą MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] względem substancji przeszkadzających
Zbadano powinowactwo czujnika do wybranych chinoksalinowych heterocyklicznych amin aromatycznych o strukturze podobnej do struktury analitu (Schemat 2). Wyznaczono czułość zarówno wyekstrahowanej z szablonu warstwy MIP-u jak i polimeru kontrolnego, NIP-u, względem 7,8-DiMelQx (Tabela 2). Ze stosunku tych wartości obliczono pozorny współczynnik wdrukowania, który był bliski wartości tego współczynnika powyżej wyznaczonej za pomocą EIS i wynosił, IF = 6,1. Sygnały DPV wskazywały, że powinowactwo warstwy MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] do poszczególnych HAAs rosło w kolejności: 8-MelQx < 4,8-DiMelQx < TriMelQx (Tabela 2).
Selektywność luki molekularnej MIP-u oszacowano również za pomocą teorii funkcjonału gęstości. W tym celu zoptymalizowano strukturę pustej luki molekularnej w warstwie MIP - [Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)]. Następnie zbadano oddziaływanie cząsteczki każdej badanej heterocyklicznej aminy aromatycznej z tą luką. Zoptymalizowano struktury wygenerowanych kompleksów i wyznaczono zmiany entalpii swobodnej ich tworzenia (Tabela 2). Selektywność czujnika odpowiadała zmianom entalpii swobodnej, AG, w ten sposób, że im wyższa ujemna wartość AG tym trwalszy był kompleks, a tym samym wyższe powinowactwo luki molekularnej do cząsteczki danej aminy.
PL 238 942 Β1
Tabela 2
Zmiana entalpii swobodnej (AG) wiązania HAA przez pustą lukę molekularną MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] i czułość czujnika z warstwą rozpoznającą MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-5 DiMelQx)] względem tych HAAs wyznaczona za pomocą DPV.
| Polimer | Oznaczana HAA | AG (kJ/nnol) | Czuł ość + odch stan d. (μΑ/ pM) | LOD + odch stan d. (pM) | Rz |
| MIP-[Abt-Tbt/Abt- (7,8-DiMelQx)j | 7,8-MelQX | -87,9 . | 0,62 1 1 ± 0,04 5 | 0,21 7± 0,01 1 | 0,98 9 |
| MIP-[Abt-Tbt/Abt- (7,8-DiMelQx)] | 8-MelQX | -85,7 | 0,19 9± 0,00 7 | 0,10 6 ± 0,00 5 | 0,99 6 |
| MIP-[Abt-Tbt/Abt- (7,8-DiMelQx)j | 4,8-DiMelQX | . -84,3 , . | ί θ,ΐθ 1 3± 0,00 9 | 0,16 6 + 0,00 8 | 0,99 8 |
| MIP-[Abt-Tbt/Abt- (7,8-DiMelQx)j | TriMelQ.X | -75,5 | 0,14 4± 0,00 6 | 0,12 5 + 0,00 6 | 0,99 7 |
| NIP | 7,8-MelQX | 0,10 2 ± 0,00 5 | 0,15 0± 0,00 7 | 0,99 8 |
Wyznaczone stosunkowo wysokie wartości AG wskazują na trwałość badanych połączeń. Powinowactwo MIP-u było wyższe dla HAAs o małej liczbie grup alkilowych a tym samym o małej zawadzie przestrzennej. Wzrastało ono w kolejności TriMelQx < 4,8-DiMelQx < 7,8-10 MelQx < 8-MelQx.
Wpływ stechiometrii MIP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] na czułość względem analitu, 7,8-DiMelQx
Przygotowano warstwy MIP-ów za pomocą elektropolimeryzacji kompleksów prepolimeryzacyjnych o różnych molowych stosunkach monomerów funkcyjnych, Abt : Tbt, wynoszących 2 : 0, 2 :1, 1: 1 i 1 : 2. Stężenie szablonu i monomeru sieciującego w każdym przypadku było takie samo. Dla każdego MIP-u przygotowano odpowiadający mu polimer kontrolny - NIP. Po usunięciu szablonu zbadano zdolność MIP-u do wiązania analitu, 7,8-DiMelQx, rejestrując krzywe DPV. Sporządzono krzywe kalibracyjne i wyznaczono czułość chemosensora względem analitu (Tabela 3).
PL 238 942 Β1
Tabela 3
Parametry analityczne oznaczania analitu, 7,8-DiMelQx, za pomocą DPV z zastosowaniem warstw MIP-ów osadzonych z roztworów do elektropolimeryzacji o różnych stosunkach molowych monomerów funkcyjnych, Abt i Tbt.
| Polimer | Stosunek molowy monomerów funkcyjnych, Abt: Tbt | Czułość ± odch. stand. (μΑ/ρΜ) | LOD ± odch. stand. (pM) | R2 |
| M IP-[Abt-Tbt/Abt-(7,8-DiMelQx)] | 2 : 1 | 0,621 ±0,045 | 0,217 ±0,110 | 0,989 |
| M IP-[Tbt-Tbt/Abt-(7,8-Di MelQx)J | 1: 2 | 0,113 ±0,003 | 0,080 +0,005 | 0,999 |
| M IP-[Abt-(7,8-DiMelQx)-Tbt] | 1: 1 | 0,032 ± 0,002 | 0,190 ±0,009 | 0,998 |
| M IP-[Abt-(7,8-DiMelQx)-Abt] | 2 : 0 | 0,162 ±0,009 | 0,123 ±0,008 | 0,996 |
| NIP-(Abt-Tbt) | 2 : 1 | 0,102 ±0,005 | 0,150 ±0,007 | 0,998 |
| NIP-(Abt-Tbt) | 1: 2 | 0,052 ±0,002 | 0,120 ±0,005 | 0,995 |
| NIP-(Abt-Tbt) | 1: 1 | 0,012 ±0,001 | 0,250 ±0,013 | 0,995 |
| NIP-(Abt-Abt) | 2 : 0 | 0,048 ± 0,008 | 0,057 ±0,006 | 0,994 |
Z Tabeli 3 wynika, że najwyższe powinowactwo do analitu wykazywał MIP o molowym stosunku monomerów funkcyjnych Abt do Tbt wynoszącym 2:1. Najwyraźniej monomer funkcyjny z adeniną pełnił ważną rolę rozpoznającą w luce molekularnej. Obecność monomeru z tyminą była również niezbędna. Na wysoką czułość tego MIP-u mogła mieć również wpływ wysoka trwałość kompleksu prepolimeryzacyjnego o strukturze zoptymalizowanej komputerowo. Najprawdopodobniej międzypłaszczyznowe oddziaływanie π-π cząsteczki szablonu z cząsteczkami zasad nukleinowych monomerów również przyczyniło się do wysokiej selektywności luki molekularnej (Schemat 3).
Odzyskiwanie analitu w próbkach wzbogaconych o analit
Analit, 7,8-DiMelQx, oznaczono metodą dodatku wzorca. Roztwory standardowe oznaczono metodą HPLC-MS. Następnie rozcieńczono je 104 razy, po czym dla każdego z nich zarejestrowano krzywą DPV. Następnie, z pomiarów DPV, wyznaczono stężenia i obliczono 5 odzysk (Tabela 4).
Tabela 4
Wyznaczone za pomocą DPV i HPLC stężenia analitu, 7,8-DiMelQx, w próbkach wzbogaconych analitem wraz z obliczonym odzyskiem.
| Numer próbki | Stężenie dodanego 7,8DiMelQx (μΜ) | 7,8-DiMelQx oznaczony techniką HPLC-MS ± odch. stand. (μΜ) | Odzysk (%) | 7,8-DiMelQx oznaczony za pomocą czujnika MIP z detekcją DPV ± odch. stand. (MM) | Odzysk (%) |
| 1. | 0,030 | 0,030 ± 0,0002 | 99,8 | 0,029 ± 0,0002 | 99,1 |
| 2. | 0,060 | 0,058 ± 0,0005 | 96,8 | 0,060 ± 0,0006 | 100,3 |
| 3. | 0,120 | 0,120 ±0,0007 | 100,0 | 0,123 ± 0,0009 | 102,8 |
| 4. | 0,250 | 0,251 ± 0,0005 | 100,6 | 0,255 ± 0,0012 | 102,1 |
| 5. | 0,500 | 0,501 + 0,0006 | 100,2 | 0,515 ± 0,0023 | 103,1 |
| 6. | 0,880 | 0,890 + 0,0008 | 101,2 | 0,917 ± 0,0073 | 104,3 |
PL 238 942 Β1
Wnioski
Zaprojektowano i wykonano czujnik chemiczny z warstwą rozpoznającą MIP-u jak również opracowano procedurę wysoce selektywnego oznaczania rakotwórczej chinoksalinowej heterocyklicznej aminy aromatycznej, 7,8-DiMelQx. Do wytworzenia tego MIP-u zastosowano dwie pochodne bisbitiofenu, tj. Abt i Tbt, zawierające zasady nukleinowe pełniące funkcje rozpoznające. Interkalujące właściwości HAAs wykorzystano do wytworzenia kompleksu prepolimeryzacyjnego, w którym istotną rolę odgrywał monomer funkcyjny z podstawnikim adeninowym. Miał on zdolność tworzenia wiązań wodorowych typu Hoogstena i oddziaływań π-π, co prowadziło do wytworzenia stosunkowo trwałego kompleksu prepolimeryzacyjnego.
Pomiary PM-IRRAS i XPS potwierdziły obecność wszystkich składników kompleksu pre-20 polimeryzacyjnego w warstwie MIP-[Abt-(7,8-DiMelQx)-Tbt], wytworzonej za pomocą elektropolimeryzacji, a następnie usunięcie z niej szablonu za pomocą ekstrakcji.
Większość leków stosowanych w terapii nowotworowej wiąże DNA niespecyficznie.
Selektywne polimery Tbt-Abt mogą przyczynić się do opracowania nowych leków interkalujących DNA o określonych sekwencjach. Dla przykładu, wybór odpowiednich interkalatorów, które silnie oddziałują z bogatymi w purynę sekwencjami genomowymi, np. TATA, zwiększy prawdopodobieństwo specyficznego wiązania leku zdolnego do interkalowania DNA.
Zastosowanie monomerów funkcyjnych Abt i Tbt do budowy czujników chemicznych stworzyło nowe możliwości oznaczeń. Zastąpienie adeniny i tyminy innymi zasadami nukleinowymi w taki sam sposób umożliwi oznaczanie innych interkalatorów, w tym leków o właściwościach interkalujących, nukleotydów, kwasów nukleinowych i biomarkerów nowotworowych.
Claims (11)
- Zastrzeżenia patentowe1. Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, znamienny tym, że jest to polimer molekularnie wdrukowany (MIP) zawierający w swym składzie dwie takie same lub różne zasady nukleinowe, stanowiące pochodne bisbitiofenu, wybrane z grupy zawierającej: eter 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylometylo]fenylowy albo 1-tyminooctan 4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylo)metylo]fenylu, i 2,4,5,2',4',5'-heksa(tiofeno-2-ylo)-3,3'-bitiofen, chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną o ogólnym wzorze strukturalnym I:w którym Ri i R2 są takie same lub różne i niezależnie oznaczają H lub C1-C6 (alkil prosty lub rozgałęziony), korzystnie H lub metyl.
- 2. Polimer według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną stanowi związek o ogólnym wzorze strukturalnym I, w którym R1 i R2 są takie same lub różne i niezależnie oznaczają H lub C1-C6 (alkil prosty lub rozgałęziony), korzystnie H lub metyl, najkorzystniej są to związki wybrane spośród 2-amino-3,7,8-trimetylo-3/-/-imidazo[4,5-f]-chinoksaliny, 2-amino-3,4,7,8-tetrametylo-3/-/-imidazo[4,5-f]-chinoksaliny, 2-ami-no-3,4,8-trimetylo-3/-/-imidazo[4,5-f]chinoksaliny i 2-amino-3,8-dimetyloimidazo[4,5-f]chinoksaliny.
- 3. Sposób wytwarzania molekularnie wdrukowanego syntetycznego polimeru nukleotydowego, zdefiniowanego w którymkolwiek z zastrz. 1-2, znamienny tym, że poddano elektropolimeryzacji potencjodynamicznej roztwór kompleksu prepolimeryzacyjnego zawierający dwie takie same lub różne pochodne bisbitiofenu zawierające zasady nukleinowe jako monomery funkcyjne wybrane z grupy obejmującej: eter 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-[(di-2,2'-bitioPL 238 942 B1 feno-5-ylometylo]fenylowy albo 1-tyminooctan 4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylo)metylo]fenylu, i 2,4,5,2',4',5'-heksa(tiofeno-2-ylo)-3,3'-bitiofen jako monomer sieciujący, chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną jako szablon/analit w roztworze zmieszanych rozpuszczalników obejmującym acetonitryl, wodę, propanol i toluen, który byt 0,1 M względem (nBu4N)BF4 stanowiący elektrolit podstawowy, w wyniku czego otrzymano osadzoną na elektrodzie warstwę MIP-u, z której następnie wyekstrahowano szablon za pomocą wodnego roztworu NAOH w temperaturze pokojowej opróżniając luki molekularne, które jako puste są zdolne do wiązania cząsteczek analitu w otrzymanym molekularnie wdrukowanym syntetycznym polimerze nukleotydowym, stanowiącym warstwę rozpoznającą, przy czym osadzanie warstwy kontrolowano za pomocą liczby cykli zmian potencjału, który liniowo zmieniano w zakresie od 0,50 do 1,25 V vs Ag elektrody quasi-odniesienia z szybkością 50 mV/s, oraz przy czym w przypadku gdy stosuje się różne lub takie same monomery funkcyjne, to występują one w nadmiarze molowym względem chinoksalinowej heterocyklicznej aminy aromatycznej.
- 4. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w przypadku użycia dwóch różnych monomerów funkcyjnych, to występują one w molowych stosunkach: 2 : 0, 0 : 2, 2 : 1,1 : 1,1 : 2,4 : 0 lub 0 : 4, a najkorzystniej występują one w molowych stosunkach: 2 : 0, 2 : 1, 1 : 1 lub 1 : 2.
- 5. Sposób według zastrz. 3, albo 4, znamienny tym, że stosuje się monomery funkcyjne zawierające podstawniki w postaci zasad nukleinowych, wybrane z grupy obejmującej eter 2-(adenino-9-ylo)etylowo-4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylometylo]fenylowy albo 1-tyminooctan 4-[(di-2,2'-bitiofeno-5-ylo)metylo]fenylu, oddziałujących z szablonami/analitami za pomocą wiązań wodorowych typu Watsona-Cricka i/lub Hoogstena.
- 6. Sposób według zastrz. 3, 4 albo 5, znamienny tym, że jako chinoksalinową heterocykliczną aminę aromatyczną stosuje się 2-amino-3,7,8-trimetylo-3H-imidazo[4,5-f]chinoksalinę,2-amino-3,4,7,8-tetrametylo-3H-imidazo[4,5-f]-chinoksalinę, 2-amino-3,4,8-trimetylo-3H-imidazo[4,5-f]chinoksalinę lub 2-amino - 3,8-dimetyloimidazo[4,5-/]chinoksalinę.
- 7. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 3-6, znamienny tym, że stosuje się roztwór zmieszanych rozpuszczalników obejmujący acetonitryl, wodę, propanol i toluen w stosunku objętościowym w zakresach (4 - 8) : (0,5 - 2,5) : (0,5 - 2,5) : 1, korzystnie 6 : 1,5 : 1,5 : 1.
- 8. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 3-7, znamienny tym, że jako elektrodę pracującą stosuje się platynową elektrodę dyskową.
- 9. Zastosowanie syntetycznego polimeru nukleotydowego z warstwą rozpoznającą zdefiniowanego w którymkolwiek z zastrz. 1 - 2 jako elementu czujnika chemicznego do selektywnego wykrywania i oznaczania chinoksalinowych heterocyklicznych amin aromatycznych o działaniu mutagenicznym i rakotwórczym w żywności.
- 10. Zastosowanie według zastrz. 9, znamienne tym, że chinoksalinowe heterocykliczne aminy aromatyczne są wybrane z grupy obejmującej: 2-amino-3,7,8-trimetylo-3 H- imidazo[4,5-f]chinoksaliny, 2-amino-3,4,7,8-tetra-metylo-3 H- imidazo[4,5-f]chinoksaliny, 2-amino-3,4,8-trimetylo-3 H-imidazo[4,5-f]-chinoksaliny lub 2 - amino-3,8-dimetyloimidazo[4,5-f]chinoksaliny.
- 11. Zastosowanie według zastrz. 9 albo 10, znamienne tym, że obejmuje oznaczanie za pomocą różnicowej woltamperometrii pulsowej (DPV) lub elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423557A PL238942B1 (pl) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423557A PL238942B1 (pl) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL423557A1 PL423557A1 (pl) | 2019-06-03 |
| PL238942B1 true PL238942B1 (pl) | 2021-10-25 |
Family
ID=66649313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL423557A PL238942B1 (pl) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Syntetyczny polimer nukleotydowy z warstwą rozpoznającą, jego wytwarzanie i zastosowanie do selektywnego oznaczania rakotwórczej heterocyklicznej aminy aromatycznej za pomocą czujnika chemicznego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238942B1 (pl) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103467654A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-25 | 厦门大学 | 一种磁性杂环胺分子印迹聚合物及其制备方法 |
| PL409329A1 (pl) * | 2014-08-29 | 2016-03-14 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | Nowy sztuczny oligomer o sekwencji zasad nukleinowych ATATTT komplementarny do promotorowej sekwencji TATAAA, sztuczna nić promotora DNA zawierająca ten oligomer i jej zastosowanie do selektywnego wykrywania i oznaczania oligonukleotydu TATAAA |
| PL222413B1 (pl) * | 2013-02-05 | 2016-07-29 | Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | 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 |
-
2017
- 2017-11-24 PL PL423557A patent/PL238942B1/pl unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL222413B1 (pl) * | 2013-02-05 | 2016-07-29 | Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | 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 |
| CN103467654A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-25 | 厦门大学 | 一种磁性杂环胺分子印迹聚合物及其制备方法 |
| PL409329A1 (pl) * | 2014-08-29 | 2016-03-14 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | Nowy sztuczny oligomer o sekwencji zasad nukleinowych ATATTT komplementarny do promotorowej sekwencji TATAAA, sztuczna nić promotora DNA zawierająca ten oligomer i jej zastosowanie do selektywnego wykrywania i oznaczania oligonukleotydu TATAAA |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TAN-PHAT HUYNH: "201508", CYTOSINE DERIVATIZED BIS 2 2'-BITHIENYL METHANE MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER FOR SELECTIVE RECOGNITION OF 6-THIOGUANINE AN ANTITUMOR DRUG * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL423557A1 (pl) | 2019-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Electrochemical sensor based on molecularly imprinted polymer film via sol–gel technology and multi-walled carbon nanotubes-chitosan functional layer for sensitive determination of quinoxaline-2-carboxylic acid | |
| Alizadeh et al. | Development of a voltammetric sensor based on a molecularly imprinted polymer (MIP) for caffeine measurement | |
| Gupta et al. | Graphene and Co-polymer composite based molecularly imprinted sensor for ultratrace determination of melatonin in human biological fluids | |
| Mazloum-Ardakani et al. | High sensitive sensor based on functionalized carbon nanotube/ionic liquid nanocomposite for simultaneous determination of norepinephrine and serotonin | |
| Huynh et al. | Cytosine derivatized bis (2, 2′-bithienyl) methane molecularly imprinted polymer for selective recognition of 6-thioguanine, an antitumor drug | |
| Saha et al. | Interference‐free electrochemical detection of nanomolar dopamine using doped polypyrrole and silver nanoparticles | |
| Oztekin et al. | Phenanthroline derivatives electrochemically grafted to glassy carbon for Cu (II) ion detection | |
| Ermiş et al. | Development of an Electrochemical Sensor for Selective Determination of Dopamine Based on Molecularly Imprinted Poly (p‐aminothiophenol) Polymeric Film | |
| Blacha et al. | Pedot brushes electrochemically synthesized on thienyl-modified glassy carbon surfaces | |
| Bottari et al. | Electropolymerized o‐phenylenediamine on graphite promoting the electrochemical detection of nafcillin | |
| Manjunatha et al. | Coumarin-pyridone conjugate as a fluorescent tag for LFPs visualization and electrochemical sensor for nitrite detection | |
| Sudhakara et al. | Synthesis and electrochemical investigation of tetra amino cobalt (II) phthalocyanine functionalized polyaniline nanofiber for the selective detection of dopamine | |
| Amin et al. | Ultra-sensitive and rapid detection of perfluorooctanesulfonic acid by a capacitive molecularly-imprinted-polymer sensor integrated with AC electrokinetic acceleration | |
| Long et al. | Screen‐Printed Carbon Electrodes Modified with Poly (amino acids) for the Simultaneous Detection of Vitamin C and Paracetamol | |
| Hossain et al. | Consecutive Silver (I) Ion Incorporation into Oligonucleotides containing Cytosine‐Cytosine Mispairs | |
| Kadivar et al. | A molecularly imprinted poly 2-aminophenol–gold nanoparticle–reduced graphene oxide composite for electrochemical determination of flutamide in environmental and biological samples | |
| Shishkanova et al. | Voltammetric detection of catecholamine metabolites using Tröger's base modified electrode | |
| Ahmed et al. | A new Schiff base-fabricated pencil lead electrode for the efficient detection of copper, lead, and cadmium ions in aqueous media | |
| Ayerdurai et al. | Selective impedimetric chemosensing of carcinogenic heterocyclic aromatic amine in pork by dsDNA-mimicking molecularly imprinted polymer film-coated electrodes | |
| Alqarni et al. | Fired brick microparticles assisted oxidative radical polymerization of pyrrole for electrochemical sensing: Application to the determination of ciprofloxacin and metanil yellow in food products and environmental samples | |
| Uysal et al. | Electrosynthesis of toluidine blue on Fe3O4 nanoparticles modified electrodes in a deep eutectic solvent for the electrochemical determination of neurotransmitter epinephrine | |
| Dogan‐Topal et al. | Electrochemical determination and in silico studies of fludarabine on NH2 functionalized multiwalled carbon nanotube modified glassy carbon electrode | |
| Tadi et al. | Voltammetric determination of pindolol in biological fluids using molecularly imprinted polymer based biomimetic sensor | |
| Li et al. | Gold nanoparticles modified electrode via simple electrografting of in situ generated mercaptophenyl diazonium cations for development of DNA electrochemical biosensor | |
| Alizadeh et al. | Synthesis of nano‐sized hydrogen phosphate‐imprinted polymer in acetonitrile/water mixture and its use as a recognition element of hydrogen phosphate selective all‐solid state potentiometric electrode |