ენილკონაზოლის ენანტიომერების დაყოფა ციკლოექსტრინის ტიპის ქირალური სელექტორებით კაპილარულ ელექტროფორეზში და სელექტორ-სელექტანდის კომპლექსების სტრუქტურის კვლევა ბმრ მეთოდით.

ავტორი: ანა გოგოლაშვილი
საკვანძო სიტყვები: ქირალობა, ენანტიომერები, კაპილარული ელექტროფორეზი, ბირთვულ-მაგნიტური რეზონანსი, მიგრაციის რიგი, ქირალური დაყოფა
ანოტაცია:

მოლეკულის ქირალობა დიდ გავლენას ახდენს მის ფიზიოლოგიურ მოქმედებაზე, ამის ბევრი მაგალითი არსებობს სხვადასხვა სფეროში, თუმცა ყველაზე მნიშვნელოვან როლს იგი ფარმაცევტულ მრეწველობაში ასრულებს. ბიოლოგიურად და ფარმაკოლოგიურად აქტიური ნაერთების უმეტესობა ქირალურია. დღესდღეობით გამოყენებული სამკურნალწამლო საშუალებების დაახლოებით 40% წარმოადგენს ქირალურ ნივთიერებებს და მათგან მხოლოდ 25% გამოიყენება სუფთა ენანტიომერის სახით [1]. ენანტიომერები ერთმანეთისაგან განსხვავდებიან რეცეპტორებისადმი განსხვავებული აფინობის უნარით. ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს დიდი რაოდენობით ჰომოქირალურ ნაერთებს, რის გამოც იგი წარმოადგენს მძლავრ ქირალურ სელექტორს, რომელიც არამარტო განსხვავებულად რეაგირებს სხვადასხვა ენანტიომერზე, არამედ ახდენს რაცემატის დაყოფას, რის შედეგადაც თითოეული მათგანი განიცდის განსხვავებულ მეტაბოლიზმს, ეს კი საბოლოოდ იწვევს ენანტიომერების განსხვავებულ ფარმაკოლოგიურ მოქმედებას. ამდენად, ერთ იზომერს შესაძლოა გააჩნდეს დადებითი თერაპიული და ფარმაკოლოგიური მოქმედება, მაშინ როდესაც მეორე იზომერი შეიძლება წარმოადგენდეს ბალასტს ან გააჩნდეს ტოქსიკური მოქმედება. ამერიკის შეერთებულინ შტატების საკვებისა და ფარმაცევტული საშუალებების რეგისტრაციის სააგენტო (FDA) მოითხოვს ახალი ქირალური სამკურნალწამლო საშუალების რეგისტრაციამდე ჩატარდეს თითოელი ენანტიომერის აქტივობის შესწავლა და რომელი ენანტიომერიც გამოავლენს დადებით თერაპიულ ეფექტს, მხოლოდ ეს ენანტიომერი, სუფთა სახით იქნას გამოყენებული როგორც სამკურნალო საშუალება. კაპილარული ელექტროფორეზი ქირალური დაყოფების მიზნით პოპულარულ მეთოდს წარმოადგენს. მის პოპულარობას განაპირობებს მეთოდის მთელი რიგი უპირატესობები ქრომატოგრაფიულ მეთოდებთან შედარებით, კერძოდ ის, რომ მეთოდი ხასიათდება ძალიან მაღალი ეფექტურობით (ასეული ათასიდან რამდენიმე მილიონამდე თეორიული თეფშების რაოდენობა), მოქნილობა და ანალიზის ჩატარების დაბალი ღირებულება, ასევე კაპილარული ელექტროფორეზი წარმოადგენს მინიატურულ მეთოდს, რომელიც არ აბინძურებს გარემოს. კაპილარული ელექტროფორეზის ექსპერიმენტის ჩატარება 25-150 მკმ შიგა დიამეტრის მქონე კაპილარის გამოყენებით ხდება , რომელიც მხოლოდ ბუფერული ხსნარით არის შევსებული. მაღალი ძაბვის მიმართ კაპილარი მდგრადობა კი გვაძლევს საშუალება გამოვიყენოთ ძაბვა (100 to 500 ვოლტი/სმ), შედარებით მცირე რაოდენობის სითბოს წარმოქმნის ხარჯზე, მიუხედავად ჯოულის სითბოს წარმოქმნისა, რომელიც ელექტრული ნაკადის გამტარში გადაადგილების შედეგად წარმოიქმნება, რომელსაც ჩვენს შემთხვევაში კაპილარში მოძრავი ბუფერი წარმოადგენს. ასეთი მაღალი ძაბვის გამოყენების შესაძლებლობა უზრუნველყოფს ანალიზის მცირე დროს, მეთოდის მაღალ ეფექტურობასა და მაღალ გარჩევითობას. დაყოფის სხვადასხვა რეჟიმი საშუალებას იძლევა კაპილარულ ელექტროფორეზში გამოვიყენოთ დაყოფის სხვადასხვა მექანიზმები, ნიმუშის მინიმალური მოცულობა კი 1 დან 50 ნანოლიტრამდე მერყეობს, რაც საშუალებას გვაძლევს მოვახდინოთ მოცემული მეთოდის, როგორც ავტომატიზაცია, ასევე რაოდენობრივ ანალიზში გამოყენება. მიუხედავად იმისა, რომ თავდაპირველად კაპილარული ელექტროფორეზი გამიზნული იყო ბიოლოგიური მაკრომოლეკულების დასაყოფად დღეს იგი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა სამეცნიერო თუ ინდუსტრიულ სფეროებში. კაპილარული ელექტროფორეზის გამოყენება განსაკუთრებით ხელსაყრელია ისეთი ნივთიერებების კვლევისათვის როგორებსაც წარმოადგენენ ამინომჟავები, ქირალური სამკურნალწამლო საშუალებები, ვიტამინები, პესტიციდები, არაორგანული იონები, ორგანული მჟავები, საღებავები, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, პეპტიდები და პროტეინები, ასევე ნახშირწყალბადები, ოლიგონუკლეიდები და რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი და აქტუალურია დღესდეობით დნმ-ის ფრაგმენტების ანალიზითან ერთად შესაძლებელია უჯრედოვანი ქსოვილებისა და ვირუსული ნაწილაკების კვლევა. კაპილარულ ელექტროფორეზის ქირალური გამოცნობის მექანიზმს წარმოადგენს სელექტორ-სელექტანდის შიგამოლეკულური, არაკოვალენტური ურთიერთქმედება, რომლის კვლევისათვის სხვადასხვა თეორიული თუ ექსპერიმენტული საშუალებები გამოიყენება. საყურადღებოა ის ფაქტი, რომ ვერცერთი ზემოთ აღნიშნული მეთოდი ვერ უზრუნველყოფს გამოცნობის მექანიზმში მონაწილე ძალების სრულ და სიღრმისეულ ანალიზს, რაც საშუალებას მოგვცემდა შეგვექმნა უნივერსალური ქირალური სელექტორი. ქირალური კვლევებისათვის დაყოფისა და სპექტრალური მეთოდების ტანდემის გამოყენება იდეალური არჩევანია, მაგალითად შეგვიძლია მოვიყვანოთ კაპილარული ელექტროფორეზი, რომლის გამოყენებითაც არის შესრულებული ჩვენი ექსპერიმენტული სამუშაო, რომელშიც ქირალური დაყოფის ექსპერიმენტი ტარდებოდა ჰომოგენურ გამხსნელსა და მონო ფაზაში, რაც საშუალებას გვაძლევდა ამ პირობების სიმულაცია მოგვეხდინა ბირთვულ-მაგნიტური რეზონანსის ექსპერიმენტში. მოლეკულათშორისი გამოცნობის მექანიზმების დასახასიათებლად ამ ორი მეთოდის პარალელურად გამოყენება საშუალებას გვაძლევს მივიღოთ ინფორმაცია არამარტო მოლეკულათშორისი ურთიერთქმედების და სელექტორ-სელექტანდის კომპლექსის სტრუქტურის შესახებ, არამედ შევისწავლოთ ქირალური გამოცნობის მექანიზმი მოლეკულურ დონეზე. ბოლო 25 წლის განმავლობაში ბირთვულ-მაგნიტური ექსპერიმენტი ფართოდ გამოიყენება ქირალურ ანალიზში სტექიომეტრიის, შეუღლების მუდმივას და სელექტორ-სელექტანდის მიერ წარმოქმნილი კომპლექსის სტრუქტურის დასადგენად, რათა სიღრმისეულად მოხდეს კაპილარულ ელექტროფორეზში მიღებული ენანტიომერების დაყოფის ფაქტორების და ქირალური გამოცნობის მექანიზმების კვლევა, თუმცა ამ მხრივ ჯერ კიდევ მნიშვნელოვანი სამუშაოა ჩასატარებელი, რათა საშუალება გვქონდეს განვსაზღვროთ ქირალურ გამოცნობაზე მოქმედი ფაქტორები და ვიწინასწარმეტყველოთ ქირალური ანალიზის შედეგები ქირალური სელექტორის, სელექტანდის ბუნებისა და სტრუქტურის გათვალისწინებით და ანალიზის პირობებზე დაყრდნობით. მაღალეფექტური სითხურ ქრომატოგრაფიაში ენანტიომერების ელუირების რიგის ძირითადად განისაზღვრება ენანტიომერების აფინობით ქირალური სელექტორის მიმართ, მაშინ როცა კაპილარულ ელექტროფორეზში ენანტიომერების დაყოფა დამოკიდებულია არამარტო ენანტიომერების აფინობაზე ქირალურ სელექტორის მიმართ, არამედ წარმოქმნილი კომპლექსების ელექტროფორეტულ ძვრადობაზეც. რაც შეეხება მიგრაციის რიგის ცვლილებას, იგი შეიძლება გამოწვეული იყოს სელექტორ-სელექტანდის მიერ წარმოქმნილი კომპლექსის განსხვავებული სტრუქტურით. ამ შემთხვევაში მცირე განსხვავებაც კი შეიძლება გახდეს მიგრაციის რიგის ცვლილების გამომწვევი მიზეზი. ამ მიმართულებით მნიშვნელოვანია ქირალური გამოცნობის მექანიზმში მონაწილე ენანტიოსელექტიური და კომპლექსის წარმოქმნაში მონაწილე ძალების გამოთვლა და მათი გავლენის შესწავლა. კვლევის ეს მიმართულებამ შესაძლებლობას მოგვცემს უფრო ღრმად შევისწავლოთ ციკლოდექსტრინების და საანალიზო ნივთიერების ურთიერთქმედება, ხოლო მიღებული ინფორმაცია მოგვცემს საფუძველს შევძლოთ ექსპერიმენტის მიზნებიდან გამომდინარე შევარჩიოთ სპეციფიური ბუნებისა და სტრუქტურის ციკლოდექსტრინი, რომელიც საუკეთესო ქირალური სელექტორი იქნება მოცემულ შემთხვევაში, ასევე ამ ინფორმაციაზე დაყრდნობით შესაძლებელი იქნება ანალიზის ოპტიმალური პირობების შერჩევაც, ასევე შესაძლებელი იქნება წინასწარ, თეორიულად გამოვთვალოთ ანალიზის შედეგები ისეთ ფაქტორებზე დაყრდნობით, როგორებიცაა ქირალური სელექტორისა და საკვლევი ქირალური ნივთიერების სტრუქტურა, ასევე მათი ბუნება და ანალიზის პირობები. ჩვენს სამუშაოში შესწავლილია ენილკონაზოლის ენანტიომერების დაყოფა და მიგრაციის რიგის ცვლილება კაპილარულ ელექტროფორეზში ქირალურ სელექტორებად როგორც ნატივური, ასევე მოდიფიცირებული ციკლოდექსტრინების გამოყენებით. მიგრაციის რიგის შებრუნება მოხდა ბუნებრივი ბეტა ციკლოდექსტრინის და სულფატირებულ ჰეპტაკის(2-O-მეთილ- 3,6-დი-O-სულფო)-β-CD-ს (HMDS-β-CD) შორის. ამის შემდეგ ჩვენს მიერ გამოყენებული იქნა ბირთვულ-მაგნიტური რეზონანსი, რათა შეგვესწავლა ქირალური გამოცნობის მექანიზმი და ამ გამოცნობის მექანიზმებს შორის განსხვავება თითოეული ციკლოდექსტრინისთვის, რისთვისაც გამოვიყენეთ ბირთვულ-ოვერჰაუზერის ეფექტზე დაფუძნებული ბირთვულ-მაგნიტური რეზონანსის ROESY ექსპერიმენტი. აღნიშნული მეთოდის გამოყენებით მოხდა ბეტა ციკლოდექსტრინსა და საკვლევი ენილკონაზოლის თითოეულ ენანტიომერთან წარმოქმნილი კომპლექსის სტრუქტურის დადგენა და მათ შორის განსხვავებების შესწავლა. დადგენილ იქნა, რომ ენილკონაზოლის (+) ენანტიომერთან წარმოქმნილი ჩართული კომპლექსი იყო უფრო სტაბილური, ვიდრე მის (-) ენანტიომერთან წარმოქმნილი ჩართული კომპლექსი. ბირთვულ-მაგნიტური რეზონანსის ექსპერიმენტის შედეგად მიღებული ეს შედეგები კორელაციაშია კაპილარულ ელექტროფორეზში მიღებულ მიგრაციის რიგთან. ამასთანავე მნიშვნელოვანი იყო ის ფაქტი, რომ ბეტა ციკლოდექსტრინისგან განსხვავებით HMDS-β ციკლოდექსტრინის ქირალურ სელექტორად გამოყენებისას შიგამოლეკულური ურთიერთქმედების შედეგად ჩართული კომპლექსის წარმოქმნა არ დაფიქსირდა. შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ამ შემთხვევაში ენილკონაზოლისა და HDMS-β-ციკლოდექსტრინის მოლეკულებს შორის ხდება გარეგანი (არაჩართული) კომპლექსის წარმოქმნა.

მიმაგრებული ფაილები:

სამაგისტრო ნაშრომი_ანა გოგოლაშვილი [ka]