《Journal of Molecular Liquids》：Interaction adenine-scopolamine in aqueous medium combining experimental spectra with DFT calculations
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腺嘌呤-东莨菪碱复合物在溶液中的相互作用通过实验光谱与量子化学计算结合研究，发现复合物4与实验数据吻合最佳，具有高动能稳定性和低反应性，其UV光谱与scopolamine-DNA结合一致，证实复合物4的形成，氢键和卤素键主导其性质，研究为开发中枢神经靶向药物递送系统提供理论依据。
马克西米利亚诺·A·伊拉曼（Maximiliano A. Iramain）|巴勃罗·G·卡塔尔多（Pablo G. Cataldo）|玛丽亚·V·卡斯蒂略（María V. Castillo）|玛丽亚·E·曼祖尔（María E. Manzur）|埃利达·罗曼诺（Elida Romano）|西尔维娅·安东尼娅·布兰丹（Silvia Antonia Brandán）
图库曼国立大学（Universidad Nacional de Tucumán）生物化学、化学与药学院无机化学研究所（Instituto de Química Inorgánica）普通化学教授职位，地址：阿亚库乔471号，4000圣米格尔-德图库曼（San Miguel de Tucumán），图库曼省（Tucumán），阿根廷
摘要
为了评估这两种物质在水溶液中的相互作用特性，我们提出了四种不同的腺嘌呤-东莨菪碱复合物，并利用实验FT-IR、FT-Raman光谱以及UV-可见光谱技术，结合B3LYP/6–311++G**和6-31G*计算方法进行了研究。通过比较实验光谱与预测光谱的结果，发现复合物4的吻合度最高，这一结论得到了AIM（原子间相互作用模型，Atomic Interactions Model）和NBO（Nuclear Bond Orbital）计算的进一步支持。该复合物在水溶液中的高能隙值表明其具有较高的动力学稳定性和较低的化学反应性。其UV光谱与东莨菪碱与小牛胸腺DNA相互作用的研究结果一致。这些研究证实了AS复合物4的确切形成，这一结论也得到了Benesi-Hildebrand方程的验证。该复合物的性质和反应性主要受分子内和分子间氢键及卤素键相互作用的影响。此外，对AS复合物的振动模式进行了详细分析，发现由于溴元素的存在，其振动模式发生了显著变化（与腺嘌呤单体和东莨菪碱氢溴酸盐相比）。本研究的结果可为先进药物递送系统的开发提供理论依据，尤其是在针对中枢神经系统的靶向治疗领域。
引言
东莨菪碱是一种托品烷类生物碱，具有抗胆碱能作用，以其对中枢神经系统（CNS）的副作用而闻名，如记忆障碍、意识混乱和痴呆等症状[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]]。其中，阿尔茨海默病是最常见的神经退行性疾病之一。因此，东莨菪碱常被用于动物模型中以诱导记忆丧失，并评估新型治疗化合物的神经保护效果[[14], [15], [16], [17]]。研究这种生物碱与多种分子之间的相互作用对于阐明阿尔茨海默病的发病机制至关重要[[8], [9], [10], [11], [12], [13], [15], [17]]。许多研究致力于设计针对该疾病的最佳药物和治疗方法，因为该疾病会导致神经元大量丢失和乙酰胆碱水平下降[8,9]。因此，正如Lazarova等人最近报道的，胆碱酯酶抑制剂可能对该疾病的治疗具有很大潜力[8,9]。另一方面，大脑中的腺苷信号传导（涉及腺嘌呤衍生物）是调节神经功能的关键因素[18]。Mostafavinia和Hoshyar指出，药物与DNA之间可能存在共价不可逆或非共价可逆的相互作用[6]，而最近的研究表明东莨菪碱主要通过静电作用和范德华力与DNA的小沟结合[7]。从这一角度来看，腺嘌呤与东莨菪碱在水介质中的相互作用可能在先进药物递送系统中具有潜在应用价值，尤其是在中枢神经系统的靶向治疗方面。尽管针对这种特定相互作用的具体研究仍有限，但腺嘌呤在超分子化学中的重要作用为设计东莨菪碱载体系统提供了理论基础。
实验方法
实验中使用的腺嘌呤和东莨菪碱氢溴酸盐均为分析纯度。首先使用Thermo Nicolet 6700 FTIR光谱仪（配备DTGS KBr探测器和KBr分束器）在4000–400 cm?1范围内记录了固态样品（KBr颗粒）的FT-IR光谱，分辨率为4 cm?1，每次扫描128次。样品在研磨机中与溴化钾混合制成极细粉末（含5%的腺嘌呤或东莨菪碱），然后进行压缩处理。
复合物的优化
图1展示了本研究中考虑的四种复合物。在复合物1、2和3中，最稳定的东莨菪碱阳离子以天然存在的S(?)形式存在，同时伴有腺嘌呤的单体和二聚体；而在复合物4中，则考虑了东莨菪碱氢溴酸盐的R(+)形式以及腺嘌呤单体[21,22]。表1列出了使用不同方法计算得出的四种复合物的总能量（E）、偶极矩（μ）和体积（V）。
结论
本研究提出了四种不同的腺嘌呤-东莨菪碱复合物，通过结合实验FT-IR、FT-Raman光谱及UV-可见光谱技术，并利用B3LYP/6–311++G**和B3LYP/6-31G*计算方法，研究了这两种物质在水溶液中的相互作用类型和特性。此外，还进行了AIM和NBO计算以分析相互作用的本质和特征。
作者贡献声明
马克西米利亚诺·A·伊拉曼（Maximiliano A. Iramain）： 数据分析、数据整理、概念构建。巴勃罗·G·卡塔尔多（Pablo G. Cataldo）： 数据分析、数据整理、概念构建。玛丽亚·V·卡斯蒂略（María V. Castillo）： 数据分析、数据整理、概念构建。玛丽亚·E·曼祖尔（María E. Manzur）： 数据分析、数据整理、概念构建。埃利达·罗曼诺（Elida Romano）： 文章撰写、审稿与编辑、方法学研究、数据分析、概念构建。西尔维娅·安东尼娅·布兰丹（Silvia Antonia Brandán）： 文章撰写、审稿与编辑、方法学研究、数据分析、概念构建。
资金说明
本研究未获得任何公共部门、商业机构或非营利组织的资助。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了图库曼国立大学（Universidad Nacional de Tucumán）研究委员会（Consejo de Investigaciones）项目N° D714的资助。
