基于虚拟筛选、密度泛函预测技术的保健食品掺杂未知衍生物的TLC-SERS方法学研究

Recent years, herbal products have been spiked not only with known synthetic PDE-5 inhibitors, but also with designer drugs of unknown synthetic PDE-5 inhibitors compounds in which minor modifications have been made in their molecular structures. This project will study Sildenafil derivatives, adopt by virtual screening, guided by DFT, establish a TLC-SERS and QTOF/MS method, to preliminary estimate whether Traditional Chinese medicine adulterated or not. Otherwise, to avoid the occurrence of false positive, the project will synthesis of high -docking scores compounds. Using Biacore T200 molecular interaction analysis system for determination of compounds binding ability with PDE-5. On the one side, to confirm the DFT reliability; on the other side, using high-resolution mass spectrometry to summarized characteristic fragment ions of sildenafil derivative to speculate the unknown adulterated compounds. To establish “investigation-prediction-detection- conclusion-verification” analytical strategies has a large theoretical significance and application value. Also, the method was expected to become a new method for the detection of the scene of the doped chemical constituents of traditional Chinese medicine.

近年来，不少补肾壮阳类保健品中掺杂经过结构修饰的PDE5抑制剂衍生物的现象十分严重。本课题以西地那非衍生物为研究对象，以DFT理论为先导，以TLC-SERS技术为核心，以计算机虚拟筛选为支撑，今后现场检测没有衍生物标准品的情况下，根据DFT预测得到的衍生物的共有峰来初步判断保健品中是否掺杂了该类化药。此外，为了避免假阳性现象，对计算机对接打分函数高的化合物进行合成，采用Biacore T200分子相互作用分析系统进行化合物与PDE-5结合能力的测定, 用于TLC-SERS方法验证DFT理论可靠性；并采用高分辨质谱技术对西地那非衍生物进行裂解规律分析，总结特征碎片离子。将来，可根据衍生物的质谱碎片信息推测未知化合物结构，为质谱验证提供有力保障。因此，建立“调研-预测-检测-归纳-确证”的全面、快速、准确的分析策略，具有非常大的理论指导意义和应用价值，有望成为中药掺杂化学成分的现场检测新方法。

项目的背景及主要研究内容：近年来，不少补肾壮阳类保健品中掺杂经过结构修饰的PDE5抑制剂衍生物的现象十分严重。本课题以西地那非衍生物为研究对象，以DFT理论为先导，以TLC-SERS技术为核心，以计算机虚拟筛选为支撑，今后现场检测没有衍生物标准品的情况下，根据DFT预测得到的衍生物的共有峰来初步判断保健品中是否掺杂了该类化药。此外，为了避免假阳性现象，对计算机对接打分函数高的化合物进行合成，采用Biacore T200分子相互作用分析系统进行化合物与PDE-5结合能力的测定, 用于TLC-SERS方法验证DFT理论可靠性；并采用高分辨质谱技术对西地那非衍生物进行裂解规律分析，总结特征碎片离子。将来，可根据衍生物的质谱碎片信息推测未知化合物结构，为质谱验证提供有力保障。.重要结果、关键数据：通过药物设计平台Discovery Studio 3.0对配体进行优化筛选，得到11个具有潜在活性的衍生物并进行合成，采用Biacore T200分子相互作用分析系统，验证化合物PDE5具有结合能力。同时，结合DFT预测理论拉曼光谱及TLC-SERS实验拉曼光谱，总结出那非类衍生物的振动规律，归纳西地那非类物质的拉曼光谱共有峰32个，分别是443, 652, 688, 717, 751, 765, 782, 809, 827, 849, 891, 927, 940, 976, 1006, 1044, 1050, 1112, 1150, 1174, 1263, 1301, 1322, 1384, 1402, 1428, 1483, 1497, 1532, 1599, 1606, and 1645 cm-1。设置现场检测判断阈值，若峰值在±10 cm-1且至少有4~5个在范围内，用于在现场初步推测未知那非类衍生物的依据。并建立实验室UPLC-TOF/MS检测方法，分析衍生物碎片的裂解规律，用于对新型未知西地那非衍生物的结构进行确证。.科学意义：建立“预测-检测-确证”的全面、快速、准确的分析策略，具有非常大的理论指导意义和应用价值。今后，保健食品检测在无法得到系列衍生物对照品的情况下，可根据DFT预测值来判断保健品中是否非法添加了该类化药，为现场检测提供可靠的理论依据，这大大节省了检测时间，甚至无需依赖昂贵且不易获得的对照品。