Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige kolorimetrische Methode zum Nachweis von Malaria-Primärquin (PMQ) in synthetischen Urinen und menschlichen Seren.
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Methodenartikel
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Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige kolorimetrische Methode zum Nachweis von Malaria-Primärquin (PMQ) in synthetischen Urinen und menschlichen Seren.
Primaquine (PMQ), ein wichtiges Malariamedikament, wurde von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zur Behandlung lebensbedrohlicher Infektionen durch P. vivax und ovaleempfohlen. PMQ hat jedoch unerwünschte Nebenwirkungen, die bei Patienten mit Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel (G6PD) zu einer akuten Hämolyse führen. Es ist notwendig, einfache und zuverlässige Methoden für die PMQ-Bestimmung mit dem Zweck der Dosierungsüberwachung zu entwickeln. Anfang 2019 haben wir einen UV-Vis- und Nacktaugen-basierten Ansatz für die kolorimetrische PMQ-Quantifizierung gemeldet. Die Detektion beruhte auf einer Griess-ähnlichen Reaktion zwischen PMQ und Anilines, die farbige Azoprodukte erzeugen kann. Die Nachweisgrenze für die direkte Messung von PMQ im synthetischen Urin liegt im Nanomolarbereich. Darüber hinaus hat diese Methode ein großes Potenzial für die PMQ-Quantifizierung aus menschlichen Serumproben in klinisch relevanten Konzentrationen gezeigt. In diesem Protokoll werden wir die technischen Details über die Synthesen und Charakterisierung von farbigen Azoprodukten, die Reagenzzubereitung und die Verfahren zur PMQ-Bestimmung beschreiben.
PMQ ist eines der wichtigsten Malariamedikamente, es wirkt nicht nur als Gewebeschizontozid, um einen Rückfall zu verhindern, sondern auch als Gametozytozid zur Unterbrechung der Krankheitsübertragung1,2,3,4. Intravaskuläre Hämolyse ist eine der bezugsgemäßen Nebenwirkungen von PMQ, die bei G6PD-Defiziten äußerst schwerwiegend wird. Es ist bekannt, dass die genetische Erkrankung G6PD weltweit mit einer Genhäufigkeit zwischen 3-30% in endemischen Malariagebieten verteilt wird. Der Schweregrad der PMQ-Schwäche hängt vom Grad des G6PD-Mangels sowie der Dosis und der Dauer der PMQ-Exposition5,6ab. Um das Risiko zu senken, hat die WHO eine einzelne niedrige Dosis (0,25 mg Base/kg) PMQ für die Malariabehandlung empfohlen. Dies wird jedoch immer noch durch die Variationen der Patientenarzneimittelempfindlichkeitin Fragegestellt 5,7. Dosisüberwachung ist notwendig, um die Pharmakokinetik nach der PMQ-Verabreichung zu bewerten, die Dosierungsanpassung für eine erfolgreiche Behandlung mit begrenzter Toxizität bewirken kann.
Die Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) ist die am weitesten verbreitete Technik zur klinischen PMQ-Bestimmung. Endoh et al. berichteten über ein HPLC-System mit einem UV-Detektor zur Serum-PMQ-Quantifizierung mit einer C-18-Polymer-Gelsäule8. In ihrem System wurden Serumproteine zuerst mit Acetonitril ausgefällt, und dann wurde der PMQ im Überstand für HPLC getrennt. Die Kalibrierkurve war linear über den Konzentrationsbereich von 0,01-1,0 g/ml8. Für die Quantifizierung von PMQ und seinen Hauptmetaboliten9wurde eine weitere Methode auf Basis einer Reverse-Phase-HPLC mit UV-Erkennung bei 254 nm berichtet. Die Kalibrierkurve für PMQ lag linear im Bereich zwischen 0,025-100 g/ml. Für die PMQ-Trennung wurde eine zusätzliche flüssigkeits-flüssige Extraktion mit gemischtem Hexan und Ethylacetat als organische Phase verwendet, wobei die prozentuale Rückgewinnung bis zu 89%9erreicht wurde. In jüngerer Zeit haben Miranda et al. ein UPLC-Verfahren mit UV-Detektion bei 260 nm für die PMQ-Analyse in Tablettenformulierungen mit einer Nachweisgrenze von 3 g/ml10entwickelt.
Obwohl HPLC-Methoden eine vielversprechende Empfindlichkeit bei der Wirkstoffbestimmung aufweisen und die Empfindlichkeit weiter verbessert werden kann, wenn das HPLC mit einem Massenspektrometer ausgestattet ist, gibt es noch einige Nachteile. Direkte Arzneimittelmessungen in biologischen Flüssigkeiten sind von HPLC in der Regel unzugänglich, da viele Biomoleküle die Analyse stark beeinflussen können. Zusätzliche Extraktionen sind erforderlich, um endogene Moleküle vor der HPLC-Analyse zu entfernen11,12. Darüber hinaus wird die PMQ-Erkennung durch einen HPLC-UV-Detektor in der Regel bei seiner maximalen Absorptionswellenlänge (260 nm) durchgeführt;; Es gibt jedoch viele endogene Moleküle in biologischen Flüssigkeiten mit einer starken Absorption bei 260 nm (z. B. Aminosäuren, Vitamine, Nukleinsäuren und Urochrompigmente), wodurch der PMQ-UV-Nachweis beeinträchtigt wird. Es ist notwendig, einfache und kostengünstige Methoden für die PMQ-Bestimmung mit angemessener Empfindlichkeit und Selektivität zu entwickeln.
Die Griess-Reaktion wurde erstmals 1879 als kolorimetrischer Test zur Nitritdetektion13,14,15,16vorgestellt. Kürzlich wurde diese Reaktion ausgiebig erforscht, um nicht nur Nitrit, sondern auch andere biologisch relevante Moleküle17,18,19,20zu erkennen. Wir haben bereits über die erste systematische Studie einer unerwarteten Griess-Reaktion mit PMQ berichtet (Abbildung 1). In diesem System ist PMQ in der Lage, farbige Azos zu bilden, wenn es mit substituierten Anilines in Gegenwart von Nitritionen unter sauren Bedingungen gekoppelt ist. Wir haben weiter festgestellt, dass die Farbe von Azos von gelb bis blau variierte, wenn die Elektronen-Donier-Wirkung des Substituenten auf anilines21erhöht wurde. Durch die optimierte Reaktion zwischen 4-Methoxyaniline und PMQ wurde eine auf UV-Vis-Absorption basierende kolorimetrische Methode zur PMQ-Quantifizierung entwickelt. Diese Methode hat ein großes Potenzial für den empfindlichen und selektiven Nachweis von PMQ in biorelevanten Flüssigkeiten gezeigt. Hier wollen wir die detaillierten Verfahren für die PMQ-Bestimmung auf der Grundlage dieser kolorimetrischen Strategie beschreiben.
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1. Synthese von farbigen Azoen
2. UV-Vis-Messungen und theoretische Berechnung
3. PMQ-Bestimmung
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Zur Optimierung der Reaktionsbedingungen (Abbildung 2) wurden verschiedene Aniline verwendet, um pmQ durch die Griess-Reaktion zu koppeln. Wir haben eine Reihe von Azos mit verschiedenen Farben erreicht. Es wurde festgestellt, dass Anilines mit einem Elektronen-Stifter-Substituenten eine Rotverschiebung im UV-Vis-Absorptionsspektrum verursachen können. Theoretische Berechnungen wurden durch zeitabhängige Dichtefunktionstheorie (TD-DFT) durchgeführt. Wie in Abbildung 2A
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Wir beschrieben eine kolorimetrische Methode für die bequeme PMQ-Quantifizierung. Es ist potenziell die einfachste und kostengünstigste aktuelle Methode. Noch wichtiger ist, dass diese Methode eine PMQ-Messung mit bloßen Augen ohne Verwendung von Geräten ermöglicht.
Die optimierte Griess-Reaktion zur PMQ-Erkennung kann einen roten Azo mit einer maximalen Absorption von 504 nm erzeugen. Der potenzielle Einfluss der UV-Vis-Absorption endogener Biomoleküle ist begrenzt, so dass das Verfahren für ...
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Die Autoren haben nichts zu erklären.
Die Autoren würdigen den Start-Up Grant der Guangzhou University of Chinese Medicine und das Jugendwissenschaftliche Forschungstrainingsprojekt gZUCM (2019QNPY06). Wir würdigen auch das Lingnan Medical Research Center der Guangzhou University of Chinese Medicine für die Unterstützung von Einrichtungen.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 4-Methoxyanilin | Aladdin | K1709027 | |
| 2,4-Dimethoxyanilin | Heowns | 10154207 | |
| 3,4-Dimethoxyanilin | Bidepharm | BD21914 | |
| 4-Methylanilin | Adamas-beta | P1414526 | |
| 4-Nitroanilin | Macklin | C10191447 | |
| 96-Wells, Flat Botton | Labserv | ||
| Gaussian@16 Software | Gaussian, Inc | Version:x86-64 SSE4_2-fähig/Linux | |
| Salzsäure | GCRF | 20180902 | |
| Marvin Sketch (Software) | CHEMAXON | kostenlose Ausgabe: 15.6.29 | |
| Phosphorsäure | Macklin | C10112815 | |
| Primaquinbisiphosphat | 3A Chemikalien | ||
| Natriumnitrit | Alfa Aesar | 5006K18R | |
| Sulfonamide | TCI (shanghai) | GCPLO-BP | |
| Varioskan LUX Plattenleser | Thermo Fisher | Lieferung mit SkanIt Software 4.1 |
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