[發明專利]苝酰亞胺-糖肽類自組裝抗凍化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011566190.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112679575B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 王克讓;和煦;李小六
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: C07K5/097
• 分類號: C07K5/097;A01N1/02
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 張莉靜

本發明公開了一種苝酰亞胺?糖肽類自組裝抗凍化合物及其制備方法和應用。所述制備方法是以苝酐為原料，經縮合反應、click反應和脫乙酰化反應制備得到甘露糖、半乳糖或葡萄糖修飾的苝酰亞胺類化合物PBI?Man、PBI?Gal和PBI?Glu；該化合物都對冰晶的生長具有抑制作用；其中，甘露糖和葡萄糖修飾的苝酰亞胺?糖肽分子在40 mg/mL的濃度下對冰晶的抑制效果的MGA值是氯化鈉?氯化鉀緩沖溶液的38.0%；甘露糖、半乳糖和葡萄糖修飾的苝酰亞胺?糖肽分子對人宮頸癌細胞HeLa的凍存復活率從18.62%提高到44.24、38.08%和22.20%。

技術領域

本發明涉及抗凍材料技術領域，具體地說是涉及一種苝酰亞胺-糖肽類自組裝抗凍化合物及其制備方法和應用。

背景技術

低溫保存技術在醫學、生物學、藥學和食品科學等領域具有廣泛應用，尤其是在細胞、組織和器官等低溫保存方面，是現代生物學和醫學發展的基礎。其中，低溫保存劑，即抗凍材料是低溫保存技術應用的關鍵。目前，常用的低溫保存劑主要是二甲亞砜(DMSO)和甘油等。但是，DMSO和甘油的加入會導致細胞產生不同程度的損傷，如胚胎干細胞在5％的DMSO溶液中的復活率僅有5％左右。另外，現有低溫保存劑存在用量大、有毒性、保存時間短和存活率低等問題。因此，開發新型抗凍材料已成為世界各國科學家研究的熱點。

天然抗凍蛋白和抗凍糖蛋白可有效保護動植物免于因體內水凍結而死亡。然而，抗凍蛋白及抗凍糖蛋白含量低，加之目前基因工程合成技術不完善，限制了其應用。仿生合成抗凍材料為抗凍分子的研究提供了強勁動力，主要包括多肽類、糖和糖肽類、聚乙烯醇及其衍生物、聚電解質類、自組裝染料類、二維和三維納米材料等。典型的研究工作包括Gibson等人研究的聚脯氨酸類抗凍材料，可使細胞復蘇率由20％提高到50％以上。Ben等人發現糖的類型影響著冰晶生長。Drori和Kahr等人發現有機染料番紅O的組裝體具有好的抗凍效果。國內中科院化學研究所的王健君研究員在抗凍材料研究方面做了系統和突出的工作，如在超電荷多肽類、氮化碳量子點、銀材料、氧化石墨烯、聚電解質和聚多胺等方面，提高了對冰晶形成分子機制的理解，發現了冰異相成核的離子效應，揭示了蛋白調控冰核形成的Janus機制等等。盡管新型抗凍材料的研究已取得豐碩成果，但大都處于研究階段，難以實際應用，因此，制備可用于實際生產的抗凍材料仍是挑戰，具有重要的研究意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種苝酰亞胺-糖肽類自組裝抗凍化合物及其制備方法和應用，從而為抑制冰晶形成和細胞凍存提供了一種應用效果好的新型抗凍材料。

本發明采用的技術方案是：一種苝酰亞胺-糖肽類自組裝抗凍化合物，所述化合物的結構通式如下所示：

其中，R為式(1)、式(2)、式(3)中的一種，

上述的苝酰亞胺-糖肽類自組裝抗凍化合物的制備方法，包括以下步驟：

a、以苝酐為原料，將苝酐加入到吡啶溶劑中，再加入醋酸鋅和丙胺酰-苯丙胺酰-苯丙氨酸修飾的炔基衍生物1，然后將混合液加熱至110～120℃，反應14～18小時；停止反應，將反應液冷卻至室溫，然后蒸發去除吡啶，并用乙酸乙酯溶解固體，同時加入鹽酸進行洗滌，之后用無水硫酸鈉除去水分，過濾，濃縮乙酸乙酯，最后用硅膠柱進行分離，得到暗紅色固體中間體2；

b、將中間體2和糖類疊氮中間體溶解于四氫呋喃溶劑中，其中，糖類疊氮中間體為甘露糖疊氮中間體Man-N₃、半乳糖疊氮中間體Gal-N₃或葡萄糖疊氮中間體Glu-N₃；然后加入硫酸銅水溶液和抗壞血酸鈉水溶液，并加熱至50～60℃，反應10～14小時；停止反應，并冷卻至室溫，之后蒸發去除四氫呋喃，并加入二氯甲烷分液，干燥，最后經柱層析進行分離，得到紅色固體PBI-AcMan、PBI-AcGal或PBI-AcGlu；