基于主客体作用的四种类黄酮超分子体系的构建及其抗氧化活性构效关系研究

Flavonoids is one of the phenolic antioxidants widely existing in nature , are bearing many important function of eliminating free radicals, antioxidation, antimutation, antitumor, antibacterial, antiviral and immunoregulation. The usages of flavonoids were limited due to their complicated structure, multiple interaction sites, lower solubility, and lower bioavailability. In this project, we are aiming to construct the supramolecular assembly owning the important application prospect based on the recognition of flavonoids with cyclodextrins. We will also summarize the supramolecular assembly rules characterizing by the micro quantitative testing technologies. Moreover, the basic scientific problems of the physical and chemical process and the structure-activity relationship during the assemble process will also be explained. Based on this, we will construct the new supramolecular assemblies of four flavonoids and different cyclodextrins. Furthmore, we will study the self-assembly mechanism in the recognition process of the flavonoids and cyclodextrin through the thermodynamic methods. The theoretical study will also be used to discuss the self-assembly process by means of AM1 semi empirical quantum chemical calculation. Research in the structure-activity relationship of flavonoids inclusion complexes may provides theoretical and experimental basis for structural modification of natural flavonoids and selecting highly efficient antioxidants.

类黄酮化合物是一类在自然界广泛分布的多酚类物质，具有清除自由基、抗氧化、抗突变、抗肿瘤、抗菌、抗病毒和调节免疫等功能。但类黄酮化合物结构复杂、作用位点多、溶解性差，其生理活性的利用率不高，限制了它们的广泛应用。本项目旨在通过主客体识别的方法构筑具有重要应用前景的类黄酮超分子组装体，运用微观量化测试技术研究超分子组装体的形成规律，阐明类黄酮自组装体形成的物理和化学过程、组装后的构效关系以及特定功能等基础科学问题，提高类黄酮化合物的生物利用度。为此，我们将利用多种结构的环糊精与不同结构的四种类黄酮构建结构新颖的类黄酮/环糊精组装体，通过热力学方法等研究环糊精与类黄酮分子主客体包结物形成过程中的识别及自组装机制，借助AM1半经验量子化学计算方法进行理论探讨，重点阐明环糊精包结后类黄酮化合物的抗氧化活性构效关系，为天然类黄酮的结构修饰和构建高效抗氧化剂体系提供理论和实验依据。

本项目通过主客体识别的方法制备了几种类黄酮化合物的超分子组装体，运用微观量化测试技术研究超分子组装体的形成规律，阐明类黄酮自组装体形成的物理和化学过程、组装后的构效关系以及特定功能等基础科学问题，提高类黄酮化合物的生物利用度。1) 采用相溶解度法定量研究甲基-β-环糊精(Me-b-CD)及羟丙基-b-环糊精(HP-b-CD)与根皮素的包合作用，通过冷冻-干燥法成功制备了水溶性良好的包合物。利用红外光谱(IR)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了包合物的结构。此外，通过测定还原能力及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力，检测根皮素及其包合物的抗氧化能力，并探究其对酪氨酸酶单酚酶和二酚酶活力的影响。结果表明：成功制备了根皮素与Me-b-CD、HP-b-CD摩尔比为1∶1的包合物，包合作用显著提升了根皮素在水中的溶解度及抗氧化能力。2)以HP-b-CD为主体，采用冷冻干燥法制备水溶性良好的桑色素/HP-b-CD包合物。根据相溶解法研究了主客体之间的包合作用，并利用SEM、XRD表征了包合物形成。此外，还通过差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TG)及光稳定性分析的方法探究了包合前后桑色素光、热稳定性的变化。实验表明：桑色素与HP-b-CD形成了摩尔比1：1的包合物，缔合常数为833.4(mol/L)-1。包合后桑色素的水溶性得到提升，在加入了8×10-3mol/L的HP-b-CD后，其溶解度提升了7倍。此外，经包合后的桑色素光、热稳定性也得到提升，热分解温度从294°C提升至341°C，在300 min内的光稳定性也由75.2%提升至82.7%。 3) 采用冷冻干燥法制备了三种虎杖甙/b-环糊精、虎杖甙/甲基-b-环糊精和虎杖甙/HP-b-CD包合物。利用相溶解法测定包合作用对虎杖甙溶解性的影响，并通过XRD、TG、DSC、SEM、1H NMR、2D ROESY等方法证实包合物的形成。此外，通过还原能力和DPPH 自由基的清除实验测定了虎杖甙及其包合物的抗氧化能力。结果虎杖甙和三种包合物 形成了化学计量比为1∶1 的包合物。包合作用提高了虎杖甙的水溶性和热稳定性。抗氧化性实验结果表明包合后的虎杖甙抗氧化性能力得到了显著提升。