非离子表面活性剂 pluronic L-81 对药物-牛血清白蛋白(BSA)相互作用的调控机制研究
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时间:2025年10月04日
来源:Biogeotechnics CS12.0
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本研究聚焦非离子表面活性剂 pluronic L-81 对药物与牛血清白蛋白(BSA)结合行为的影响,通过紫外-可见光谱与荧光光谱技术,结合分子对接模拟,系统分析了四种药物(替硝唑、吡罗昔康、对羟基苯甲酸甲酯与对羟基苯甲酸丙酯)与 BSA 的相互作用机制。研究揭示 pluronic L-81 可动态淬灭 BSA 荧光并改变药物结合常数,为理解表面活性剂在药物递送与蛋白稳定性中的作用提供关键实验依据,对优化药物制剂及蛋白-药物相互作用研究具有重要科学意义。
在药物研发与生物医学领域,血清白蛋白作为血液中最丰富的运输蛋白,扮演着“分子出租车”的角色,负责将药物分子运送到靶点部位。牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin, BSA)因其与人类血清白蛋白高度相似的结构和功能,被广泛用作研究药物-蛋白相互作用的模型蛋白。然而,药物与白蛋白的结合过程并非总是“一帆风顺”——结合强度过高可能导致药物释放效率降低,而过弱则影响药物的溶解和运输。尤其在疏水性药物的递送中,如何调控其与蛋白的结合行为已成为制剂领域的关键挑战之一。
非离子表面活性剂因其低毒性和良好的生物相容性,常被用于药物制剂中以改善疏水性药物的溶解性,并稳定蛋白质结构。它们通过改变局部微环境的极性,诱导蛋白质发生构象变化,进而影响其与药物的结合。尽管蛋白-表面活性剂相互作用已被广泛研究,但关于非离子表面活性剂如何影响药物与 BSA 结合的研究仍较为缺乏。为此,研究人员 Prakash Karunanithi 与 M. Senthilkumar 展开了一项系统研究,以疏水性非离子表面活性剂 pluronic L-81 为模型,探讨其对四种常见药物(替硝唑、吡罗昔康、对羟基苯甲酸甲酯和丙酯)与 BSA 相互作用的影响,相关成果发表于《Biogeotechnics》。
本研究主要采用紫外-可见吸收光谱与荧光发射光谱进行结合常数测定和淬灭机制分析,同时辅以分子对接模拟验证结合模式。实验在室温下进行,通过对比添加 pluronic L-81 前后 BSA-药物混合体系的吸收与荧光变化,利用 Benesi-Hildebrand 方程计算结合常数,并通过 Stern-Volmer 和 Lineweaver-Burk 模型分析荧光淬灭类型。
通过测量 BSA 与药物在不同条件下的紫外吸收,研究人员发现加入 pluronic L-81 后,药物与 BSA 的结合常数发生显著改变。利用 Benesi-Hildebrand (B-H) 作图法计算得到各体系的结合常数 KA,结果表明表面活性剂的引入增强了部分疏水性药物的结合,提示 pluronic L-81 可能通过疏水作用调节 BSA 的药物结合位点可及性。
荧光实验显示,当向 BSA 与 pluronic L-81 的混合体系中加入药物时,BSA 的内源荧光发生淬灭。通过 Stern-Volmer 方程分析淬灭常数与线性关系,判定该淬灭属于动态淬灭(dynamic quenching),即药物分子与激发态 BSA 发生碰撞而导致能量转移,而非形成静态复合物。Lineweaver-Burk 双倒数图进一步验证了该机制,并计算出各药物-BSA 体系的表观结合常数。
为从结构层面验证实验结果,研究采用分子对接技术模拟药物与 BSA 的相互作用。结果显示四种药物均能结合于 BSA 的经典疏水腔区域,且结合自由能与实验测得的 KA 值具有良好一致性,表明 pluronic L-81 的加入未改变药物的主要结合位点,但可能通过调节蛋白构象影响结合强度。
本研究通过多技术联用证实了非离子表面活性剂 pluronic L-81 可动态调控药物与 BSA 的结合行为,其机制主要通过疏水相互作用和局部极性改变实现。该发现不仅深化了对蛋白-表面活性剂-药物三元体系相互作用的理解,也为药物制剂设计中表面活性剂的合理使用提供了理论依据。尤其在疏水性药物的递送系统优化中,pluronic L-81 等表面活性剂有望作为有效的调控剂,提升药物的生物利用度和稳定性。此外,研究中建立的光谱与计算相结合的方法,为后续类似体系的机制研究提供了可靠范式。
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