硼-鞣花酸杂化物作为分子“箭头”:多重靶向抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)、具有抗癌活性,并对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)及多重耐药大肠杆菌(MDR-E. coli)具有抗菌作用,这些作用均得到了对接分析的支持

《Journal of Molecular Liquids》:Boron-ellagic acid hybrids as a molecular arrow: multi-targeted inhibition of AChE, anticancer activity, and antimicrobial action against MRSA and MDR E. coli, supported by docking analyses

【字体: 时间:2025年11月17日 来源:Journal of Molecular Liquids 5.2

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  硼酸酯与椭圆酸协同作用的研究:合成并表征了三种椭圆酸基硼酸酯化合物(EB1-3),通过FT-IR、NMR、LC-MS/MS等手段确认结构,发现EB2对AChE抑制活性最强(IC50=10.3 μM),同时具有抗增殖(Hep2、A-549)、抗菌(多重耐药菌)和抗生物膜活性,且低毒。分子对接显示其与AChE受体结合能分别为-9.479、-9.354、-10.607 kcal/mol。

  本研究聚焦于硼化合物与一种名为没食子酸的高生物活性化合物之间的协同效应,探索其在治疗应用中的潜力。没食子酸作为一种广泛存在于植物、蔬菜、坚果和种子中的代谢产物,具有多种有益的生物功能,包括抗氧化、抗炎、抗癌、抗糖尿病和心脏保护等。由于其结构中含有多个活性基团,如四个羟基和两个内酯环,没食子酸能够有效地参与电子转移反应,从而表现出强大的抗氧化能力。而硼化合物因其独特的化学和物理特性,特别是其在不同条件下可以改变配位数和结构,从而展现出多种生物活性。

在本研究中,科学家们通过温和的反应条件合成了三种基于没食子酸的硼酸酯化合物(EB1–3),并对其进行了结构表征和生物活性测试。这些化合物的合成主要依赖于硼酸与含有1,2-顺式二醇结构的没食子酸之间的酯化反应。通过使用Dean-Stark装置去除反应过程中产生的水分,确保了硼酸酯的稳定性和纯度。此外,研究还利用了多种分析技术,包括傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振(1H NMR)、碳核磁共振(13C NMR)、硼核磁共振(11B NMR)、液相色谱-质谱联用技术(LC-MS/MS)、紫外-可见光谱(UV–Vis)、元素分析和熔点测定,以全面确认化合物的化学结构和纯度。

研究结果表明,所有合成的硼酸酯化合物均显示出一定的抗氧化活性和乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制效果。其中,EB2表现出最强的活性,其IC??值为10.3 μM,显示出对AChE的显著抑制作用。这种抑制效果可能与化合物的结构特性有关,例如其电子分布和分子内电荷转移能力。此外,EB2还显示出对Hep2和A-549癌细胞系的抗增殖活性,而对健康细胞(如NIH3T3和MDCK细胞系)则表现出较低的毒性,这表明EB2在抗癌治疗方面具有良好的选择性。

除了抗癌活性,这些化合物还表现出广泛的抗菌活性,包括对耐药菌株和非耐药菌株的抑制作用。这一特性使得它们在对抗抗生素耐药性方面具有重要的应用潜力。此外,研究还评估了这些化合物的抗生物膜活性,这在感染控制和生物材料开发中具有重要意义。通过分子对接研究,进一步验证了EB2对AChE受体的结合能力,其结合能分别为-9.479、-9.354和-10.607 kcal/mol,显示出其在酶抑制方面的强效性。

硼化合物在医学和制药领域的研究近年来迅速增长,尤其是在抗癌、抗真菌、抗病毒、抗寄生虫和抗炎等方向。硼化合物之所以受到关注,是因为它们独特的电子和结构特性,使其在合成新药时具有重要的优势。此外,硼化合物在不同pH条件下能够形成可逆的酯键,这使得它们在生物体内具有较高的灵活性和适应性。例如,在碱性条件下,硼酸酯可以形成四配位的四面体结构,而在酸性条件下则转变为三配位的三角形结构,从而实现对特定分子的识别和结合。

没食子酸的结构使其能够与多种硼酸发生反应,形成具有不同分子构型的硼酸酯。这些化合物不仅在生物体内表现出良好的活性,而且在材料科学和工业应用中也具有重要的价值。例如,它们可以用于表面修饰活细胞,通过与糖类分子的相互作用,提高药物的靶向性和生物相容性。此外,这些化合物还能用于生物流体中糖类的特异性检测,以及蛋白质的固定化和交联材料的制备。这些特性使得基于没食子酸的硼酸酯化合物在多个领域中具有广泛的应用前景。

研究还强调了这些化合物的协同效应。由于没食子酸和硼化合物各自具有独特的电子和结构特性,它们的结合可能产生更强的生物活性。这种协同效应不仅提高了化合物的活性区域,还增强了其导电性和电子转移速率。因此,基于没食子酸的硼酸酯化合物在药物开发中具有重要的潜力,尤其是在治疗多种疾病方面。同时,这些化合物的结构特性使其在不同环境下表现出良好的稳定性和适应性,这为它们在实际应用中的持久性和有效性提供了保障。

本研究的创新之处在于,通过设计和合成基于没食子酸的硼酸酯化合物及其对应的席夫碱衍生物,探索了它们在多个生物活性方面的潜力。这些化合物的合成不仅依赖于传统的化学反应方法,还利用了现代分析技术,以确保其结构的准确性和纯度。此外,通过分子对接研究,进一步揭示了这些化合物与靶标蛋白之间的相互作用机制,为未来的药物设计和优化提供了重要的理论依据。

综上所述,基于没食子酸的硼酸酯化合物及其衍生物在治疗多种疾病方面展现出广阔的前景。它们不仅具有良好的抗氧化、抗炎、抗癌和抗菌活性,还能够通过结构的可逆变化,适应不同的生物环境。这种多功能性和结构灵活性使得它们成为未来药物开发中的重要候选分子。同时,研究还表明,这些化合物在不同细胞类型中表现出良好的选择性,这为它们在临床应用中的安全性提供了支持。未来的研究可以进一步探索这些化合物的机制,并评估其在体内的实际效果,以推动其在医学和制药领域的应用。
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