Com Che：新分析方法将改善肝素的安全性和质量

糖胺聚糖（GAGs）是在细胞内、细胞周围空间和作为细胞外基质（ECM）一部分的多糖。GAGs调节生物过程，如自我更新、分化、生长、抑制、微生物入侵和防御，其广泛的结构多样性和不同的定位适应与数百种结合蛋白的特定相互作用。GAGs的复杂性，包括链长（聚合机制）、修饰（糖单元上不同位置的羟基的外嵌化和硫酸化）和核心蛋白的附着是由酶介导的合成来协调的，并使GAGs比更常见的生物聚合物、核酸和蛋白质具有更大的信息承载能力。

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肝素是天然存在的糖胺聚糖（GAG），但也作为一种药物被广泛使用。经常被用作手术前后的抗凝血剂（血液稀释剂），但也被用于肾脏透析和血液处理中。医药级肝素是从猪肠道或牛肺的粘膜组织中提取的。在2008年，有些死亡和疾病病例是由于受污染的批次引起的。供应链上持续存在的问题仍然令人担忧。

近日，诺丁汉大学药学院和医学院的跨学科团队利用最新的化学成像技术在纳米尺度上更准确和快速地识别肝素中的污染物，这一发现可用来提高这种广泛使用的抗凝血药物的质量和安全性。该研究已发表在《通信化学》上。

研究人员利用最先进的化学成像技术，即飞行时间二次离子质谱法（ToF-SIMS），ToF-SIMS分析包含所有六种GAG类型的微阵列（HS、CS、DS、KS、HA的分析制剂，猪粘膜（PM）肝素，以及来自猪粘膜、牛粘膜和牛肺的临床级肝素）。与主成分分析（PCA）和偏最小平方（PLS）回归一起，这种方法被用来以半定量的方式对不同的GAG类别进行化学区分，同时明显能够分辨出来自不同动物来源和不同制造商批次的肝素样品之间的差异。高通量分析与高化学敏感性的结合表明，这种方法对于药物肝素的质量控制是可行的，可以检测出可能与工艺有关的杂质以及污染物，并且可以对GAG修饰的材料进行表面分析，以促进GAG功能生物材料的发展。

该分析方法在检测肝素中的污染物方面的灵敏度提高了100多倍，同时速度更快，需要的分析材料更少。这种技术将高能正离子束喷射到样品表面，产生二次离子。然后这些离子被加速到飞行时间分析仪中进行测量，离子的光谱提供了对样品化学构成的详细测量。

混合GAG样本的多变量分析摘要

诺丁汉大学药学院的Andrew Hook博士表示，肝素特别容易受到污染，通常是来自其他糖胺聚糖，由于它们的化学成分非常相似，使用传统的分析技术很难将它们分开。虽然已经有了防止污染的安全措施，但利用ToF-SIMS技术，能够创造一种更快和更敏感的肝素分析方法。

现如今，肝素供应链存在许多风险，其中最重要的是动物病毒的日益盛行。之前的肝素危机与猪流感爆发后猪肝素供应的减少有关。这种情况确实有可能再次发生，而且现在对国际动物贸易的控制更加严格，因此，创造合成肝素也是一个巨大的动力，尽管这仍然是一个遥远的过程，但当可用时，仍然需要一种快速、敏感的比较技术来描述药物肝素的特性，而这项技术可以提供这种特性。"

原始出处：

Andrew L. Hook, John Hogwood, Elaine Gray, Barbara Mulloy, Catherine L. R. Merry. High sensitivity analysis of nanogram quantities of glycosaminoglycans using ToF-SIMS. Communications Chemistry, 2021; 4 (1) DOI: 10.1038/s42004-021-00506-1