Ten protokół opisuje nowatorską metodę kolorymetryczną do wykrywania prymachiny przeciwmalarycznej (PMQ) w syntetycznych moczach i surowicach ludzkich.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje nowatorską metodę kolorymetryczną do wykrywania prymachiny przeciwmalarycznej (PMQ) w syntetycznych moczach i surowicach ludzkich.
Primachina (PMQ), ważny lek przeciwmalaryczny, został zarekomendowany przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) do leczenia zagrażających życiu infekcji wywołanych przez P. vivax i ovale. Jednak PMQ ma niepożądane działania niepożądane, które prowadzą do ostrej hemolizy u pacjentów z niedoborem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej (G6PD). Istnieje potrzeba opracowania prostych i niezawodnych metod oznaczania PMQ w celu monitorowania dawkowania. Na początku 2019 r. informowaliśmy o podejściu UV-Vis i gołym okiem do kwantyfikacji kolorymetrycznej PMQ. Detekcja opierała się na reakcji podobnej do Griessa między PMQ a anilinami, które mogą wytwarzać kolorowe produkty azowe. Granica wykrywalności dla bezpośredniego pomiaru PMQ w moczu syntetycznym mieści się w zakresie nanomolowym. Co więcej, metoda ta wykazała duży potencjał w zakresie oznaczania ilościowego PMQ z próbek surowicy ludzkiej w klinicznie istotnych stężeniach. W tym protokole opiszemy szczegóły techniczne dotyczące syntezy i charakterystyki barwionych produktów azowych, przygotowania odczynnika oraz procedur oznaczania PMQ.
PMQ jest jednym z najważniejszych leków przeciwmalarycznych, działa nie tylko jako schizontocyd tkankowy, aby zapobiec nawrotom, ale także jako gametocycyd przerywający przenoszenie choroby1,2,3,4. Hemoliza wewnątrznaczyniowa jest jednym z niepokojących skutków ubocznych PMQ, który staje się niezwykle poważny u osób z niedoborem G6PD. Wiadomo, że choroba genetyczna G6PD występuje na całym świecie z częstością genów od 3 do 30% na obszarach endemicznych malarii. Nasilenie osłabienia PMQ zależy od stopnia niedoboru G6PD, a także dawki i czasu trwania ekspozycji na PMQ5,6. Aby zmniejszyć ryzyko, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleciła pojedynczą niską dawkę (0,25 mg zasady/kg) PMQ w leczeniu malarii. Jest to jednak nadal wyzwaniem ze względu na różnice w wrażliwości pacjentów na leki5,7. Monitorowanie dawki jest konieczne w celu oceny farmakokinetyki po podaniu PMQ, co może mieć wpływ na dostosowanie dawki w celu uzyskania skutecznego leczenia o ograniczonej toksyczności.
Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) jest najczęściej używaną techniką do klinicznego oznaczania PMQ. Endoh i wsp. opisali system HPLC z detektorem UV do oznaczania ilościowego PMQ w surowicy przy użyciu kolumny z żelem polimerowym C-188. W ich układzie białka surowicy najpierw wytrącono acetonitrylem, a następnie oddzielono PMQ w supernatancie w celu HPLC. Krzywa kalibracyjna była liniowa w zakresie stężeń od 0,01-1,0 μg/mL8. Inna metoda oparta na HPLC z odwróconymi fazami z detekcją UV przy 254 nm została opisana do oznaczania ilościowego PMQ i jego głównych metabolitów9. Krzywa kalibracyjna dla PMQ była liniowa w zakresie 0,025-100 μg/ml. Do separacji PMQ użyto dodatkowej ekstrakcji ciecz-ciecz z mieszaniną heksanu i octanu etylu jako fazy organicznej z procentowym odzyskiem osiągniętym do 89%9. Niedawno Miranda i wsp. opracowali metodę UPLC z detekcją UV przy 260 nm do analizy PMQ w postaci tabletek z granicą wykrywalności na poziomie 3 μg/ml10.
Chociaż metody HPLC wykazują obiecującą czułość w określaniu leków, a czułość może być jeszcze większa, jeśli HPLC jest wyposażona w spektrometr masowy, nadal istnieją pewne wady. Bezpośrednie pomiary leków w płynach biologicznych są zwykle niedostępne za pomocą HPLC, ponieważ wiele biomolekuł może mieć duży wpływ na analizę. Wymagane są dodatkowe ekstrakcje w celu usunięcia cząsteczek endogennych przed analizą HPLC11,12. Co więcej, detekcja PMQ za pomocą detektora HPLC-UV jest zwykle wykonywana przy maksymalnej długości fali absorpcyjnej (260 nm).; jednak w płynach biologicznych znajduje się wiele cząsteczek endogennych o silnej absorbancji przy 260 nm (np. aminokwasy, witaminy, kwasy nukleinowe i pigmenty urochromowe), zakłócając w ten sposób wykrywanie PMQ UV. Istnieje potrzeba opracowania prostych i opłacalnych metod oznaczania PMQ o rozsądnej czułości i selektywności.
Reakcja Griessa została po raz pierwszy przedstawiona w 1879 roku jako test kolorymetryczny do wykrywania azotynów13,14,15,16. Ostatnio reakcja ta została szeroko zbadana w celu wykrycia nie tylko azotynów, ale także innych biologicznie istotnych cząsteczek17,18,19,20. Wcześniej informowaliśmy o pierwszym systematycznym badaniu nieoczekiwanej reakcji Griessa na PMQ (Ryc. 1). W tym systemie PMQ jest w stanie tworzyć kolorowe azos w połączeniu z podstawionymi anilinami w obecności jonów azotynowych w warunkach kwaśnych. Odkryliśmy ponadto, że kolor azosów zmieniał się od żółtego do niebieskiego przy zwiększaniu efektu oddawania elektronów przez podstawnik na aniliny21. Oparta na absorpcji UV-vis metoda kolorymetryczna do oznaczania ilościowego PMQ została opracowana w wyniku zoptymalizowanej reakcji między 4-metoksyaniliną a PMQ. Metoda ta wykazała ogromny potencjał w zakresie czułego i selektywnego wykrywania PMQ w płynach istotnych z punktu widzenia biologii. W tym miejscu staramy się opisać szczegółowe procedury oznaczania PMQ w oparciu o tę strategię kolorymetryczną.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Synteza kolorowych Azos
2. Pomiary UV-Vis i obliczenia teoretyczne
3. Określenie PMQ
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Aby zoptymalizować warunki reakcji (Rysunek 2), do sprzęgania z PMQ za pomocą reakcji Griessa wykorzystano różne aniliny. Uzyskano szereg związków azowych o różnych barwach. Stwierdzono, że aniliny z podstawnikiem donującym elektrony mogą powodować przesunięcie czerwone w widmie absorpcyjnym UV-vis. Obliczenia teoretyczne przeprowadzono z wykorzystaniem teorii funkcjonału gęstości zależnej od czasu (TD-DFT). Jak przedstawiono na Rysunku 2A, wynik obliczeń był zg...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisaliśmy metodę kolorymetryczną do wygodnej kwantyfikacji PMQ. Jest to potencjalnie najprostsza i najbardziej opłacalna obecnie metoda. Co ważniejsze, metoda ta umożliwia pomiar PMQ gołym okiem bez użycia jakiegokolwiek sprzętu.
Zoptymalizowana reakcja Griessa do wykrywania PMQ może wygenerować azo o czerwonym kolorze o maksymalnej absorpcji przy 504 nm. Potencjalny wpływ absorpcji endogennych biomolekuł przez promieniowanie UV-vis jest ograniczony, co sprawia, że metoda ta jest obiecująca d...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do zadeklarowania.
Autorzy dziękują za Grant-Up Grant od Uniwersytetu Medycyny Chińskiej w Kantonie oraz projekt szkoleniowy GZUCM (2019QNPY06) dla młodzieży. Dziękujemy również Centrum Badań Medycznych Lingnan Uniwersytetu Medycyny Chińskiej w Kantonie za wsparcie w zakresie obiektów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 4-metoksyanilina | Aladyn | K1709027 | |
| 2,4-dimetoksyanilina | Heowns | 10154207 | |
| 3,4-dimetoksyaniliny | Bidepharm | BD21914 | |
| 4-metylaniliny | Adamas-beta | P1414526 | |
| 4-nitroanilina | Macklin | C10191447 | |
| 96-dołków, płaski | Botton Labserv | ||
| Gaussian@16 oprogramowanie | Gaussian, Inc | Wersja:x86-64 SSE4_2 enabled/Linux | |
| Kwas solny | GCRF | 20180902 | |
| szkic Marvina (oprogramowanie) | CHEMAXON | wydanie bezpłatne: 15.6.29 | |
| Kwas fosforowy | Macklin | C10112815 | |
| Primachina bisifosforan | 3A Chemikalia | ||
| Azotyn sodu | Alfa Aesar | 5006K18R | |
| Sulfonamidy | TCI(szanghaj) | GCPLO-BP | |
| Varioskan LUX Czytnik płytek | Thermo Fisher | Dostarczany z oprogramowaniem SkanIt 4.1 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.