Propiolactone (β-propiolactone; 2-Oxetanone; Betaprone)   中文名称: 丙醇酸丙酯

SARS-CoV-2[1]
β-Propiolactone is a direct-acting alkylating agent. Its primary mechanism of action is irreversible alkylation via its highly reactive four-membered lactone ring, which opens to alkylate nucleophilic groups such as carboxyl groups in proteins and hydroxyl groups, but most significantly, the nitrogen atoms in the purine and pyrimidine bases of nucleic acids. This reaction forms stable carboxyethyl adducts, mainly at the N7 position of guanine and the N1 position of adenine, leading to the destruction of genetic material and pathogen inactivation.

丙内酯（β-丙内酯）可用于疫苗的纯化。使用低速离心收集细胞后，用丙内酯（1:1000 v/v）对SARS-CoV进行化学灭活。将SARS-CoV与丙内酯在4℃下孵育一整天。为了水解任何残留的丙内酯，在室温下进行第二次孵育。在BPL灭活后，使用聚乙二醇和氯化钠（PEG-NaCl）的混合物沉淀灭活的病毒。在接种疫苗和浓缩后，使用聚乙二醇和氯化钠（PEG-NaCl）的混合物来灭活病毒并沉淀病毒。最后，使用1:10000 v/v的丙内酯作为抑菌剂。在Vero细胞中，丙内酯灭活的病毒传染性降低[1]。体外实验表明，丙内酯可用作病毒的化学灭活剂。对于SARS-CoV，将丙内酯与病毒以1:1000 (v:v)的比例在4°C下共孵育一整天以进行化学灭活，随后在室温下进行第二次孵育以水解残留的丙内酯。在Vero细胞中，丙内酯灭活的病毒传染性降低。丙内酯还可用作抑菌剂，用于制备BPL灭活的流感病毒疫苗（Flu-BPL）。

用丙内酯（β-丙内酯）灭活甲型流感病毒后，以约25 mg总蛋白的剂量肌注给小鼠。经丙内酯灭活处理的幼年BALB/c小鼠不会因SARS而死亡。即使病毒在小鼠呼吸系统中持续增殖，到第五天病毒也已消失。感染后，丙内酯处理导致小鼠产生1.5 μg总血凝素蛋白，但检测结果为阴性[1]。体内实验中，将用丙内酯灭活的甲型流感病毒以约25 mg总蛋白的剂量肌注给幼年BALB/c小鼠。经丙内酯灭活处理的小鼠不会因SARS而死亡。虽然病毒在呼吸系统中持续增殖，到第五天病毒也已消失。丙内酯处理导致感染后产生1.5 μg总血凝素蛋白。

在非细胞体外酶/受体结合实验中，β-丙内酯通常用作核酸相互作用研究中的烷基化剂。将该化合物与纯化的DNA或RNA在受控条件下（例如4°C至37°C）孵育特定时间。孵育后，使用质谱或高效液相色谱等技术分析羧乙基加合物的形成，以定量特定核碱基位置（特别是鸟嘌呤N7和腺嘌呤N1）的烷基化程度。

在体外细胞实验中，SARS-CoV等病毒在Vero细胞培养物中增殖。通过低速离心收集细胞后，使用丙内酯（1:1000 v/v）对病毒进行化学灭活。灭活后，使用聚乙二醇和氯化钠（PEG-NaCl）的混合物沉淀病毒。然后通过评估病毒在新鲜Vero细胞培养物中的感染力损失来评价灭活效果。

在体内动物研究中，使用丙内酯灭活甲型流感病毒，并以约25毫克总蛋白的剂量肌注给幼年BALB/c小鼠。通过后续病毒攻击、监测存活率、呼吸系统病毒滴度以及免疫反应（例如血凝素蛋白的产生）来评估其保护效力。

吸收、分布和排泄
豚鼠皮肤给药的LD50小于5 mL/kg，表明其吸收良好。β-丙内酯在体内可与小鼠皮肤中的DNA、RNA和蛋白质结合。肿瘤起始活性与DNA结合程度成正比，但与RNA或蛋白质结合无关。主要的RNA和DNA结合产物是7-(2-羧乙基)鸟嘌呤。S-2-羧乙基半胱氨酸……存在于蛋白质的酸水解产物中……代谢/代谢物：丙内酯在水溶液中3小时后完全水解；在细胞碎片和细胞培养基存在的情况下，水解速度可能更快。在水中，内酯环在烷基和酰基键处开环。丙内酯的降解产物无毒。β-丙内酯可与氯离子反应生成3-氯丙酸，尤其是在血浆中。
β-羟基丙酸是β-丙内酯的水解产物，皮下注射到大鼠体内未诱发局部肉瘤，涂抹于小鼠皮肤上也未诱发皮肤肿瘤。
生物半衰期

丙内酯在水中的半衰期为225分钟。
未找到相关报告；[TDR，第1048页]

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β-丙内酯在水性环境中迅速水解为无毒的β-羟基丙酸。其药代动力学特征是生物系统中快速降解和半衰期短，因此适用于需要消除残留活性的病毒灭活应用。该化合物通常在使用后通过水解灭活，以防止长时间暴露。

蛋白质结合
丙内酯具有很强的蛋白质结合能力，几乎是DNA和RNA结合能力的两倍。毒性数据：LC50（大鼠）= 25 ppm/6h。相互作用：单独静脉注射β-丙内酯会导致肝坏死和肾小管损伤，但如果在注射前与蛋白质反应，其毒性会显著降低。本研究探讨了UV-A光（320-400 nm）在体外诱导细胞转化以及改变BALB/c 3T3细胞培养物中化学诱导的细胞转化的能力。单独使用UV-A光照射一系列无毒剂量即可诱导细胞转化，且转化率与UV-A照射次数呈线性关系。为了研究UV-A与环境化学致癌物之间潜在的相互作用，我们采用标准的启动/促进方案，检测UV-A照射对暴露于直接致癌物β-丙内酯（一种烷化剂）的细胞转化的影响。细胞先用2.5 μg/ml的β-丙内酯单次处理24小时，随后暴露于3.0 kJ/m²的UV-A光下。UV-A照射每周重复一次，持续5周。之后，对细胞进行固定、染色，并在培养皿中计数III型转化灶。单独每周进行一次UV-A照射，持续5周，每个培养皿中约诱导3个转化灶。单独使用β-丙内酯处理，每个培养皿中约诱导1个转化灶（背景：每个培养皿0.17个转化灶）。两种处理方法联合使用显著提高了每个培养皿中的转化灶数量，且UV-A照射的增强效果随照射次数的增加而增强（单次β-丙内酯照射后每个培养皿约有10个转化灶，5次UV-A照射后每个培养皿约有10个转化灶）。这些结果表明，β-丙内酯与后续UV-A照射在体外诱导肿瘤转化方面具有协同作用。目前正在进行的研究旨在寻找能够将直接作用致癌物捕获在胃肠道腔内的化合物，从而阻止这些致癌物攻击宿主组织。强亲核试剂4-巯基苯磺酸钠已被证明可在体外与直接作用致癌物β-丙内酯快速反应。进一步的研究表明，4-巯基苯磺酸钠能够抑制鼠伤寒沙门氏菌TA-100菌株在暴露于β-丙内酯和另一种直接致癌物N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍后发生的突变。随后进行了一系列实验，以确定4-巯基苯磺酸钠是否能在体内抑制β-丙内酯诱导的致癌作用。在第一个实验中，研究人员在雌性A/J小鼠口服β-丙内酯前5分钟，通过灌胃给予4-巯基苯磺酸钠。结果表明，在这种情况下，前胃的致癌作用受到抑制。在第二个实验中，研究人员在小鼠直肠灌胃给予β-丙内酯前5分钟，通过灌胃给予4-巯基苯磺酸钠。直肠灌胃给予β-丙内酯可诱发结直肠腺瘤性息肉。预先给予4-巯基苯磺酸钠可抑制这些肿瘤的发生发展。这些结果表明，4-巯基苯磺酸钠能够捕获直接致癌物并抑制β-丙内酯诱导的肿瘤发生。本研究采用两步致癌方案。首先用25 μg 7,12-二甲基苯并[a]蒽诱导SENCAR小鼠发生癌症，然后每周两次分别给予(a) 0.5 mg β-丙内酯或(b) 1 μg氟轻松，30分钟后再次给予0.5 mg β-丙内酯。在给予β-丙内酯之前先给予氟轻松的组，其肿瘤发生率显著高于仅给予β-丙内酯的组（p<0.0005）。在这些实验条件下，β-丙内酯单独使用既不表现出促癌活性，也不表现出完全致癌活性。这些结果出乎意料，但其原因正在研究中。目前已启动相关研究，旨在寻找能够将直接作用的致癌物滞留在胃内的化合物。初步实验表明，强亲核试剂硫代硫酸钠能够抑制鼠伤寒沙门氏菌TA100菌株在暴露于直接作用的致癌物β-丙内酯和苯乙烯氧化物后发生的突变。体外实验表明，硫代硫酸钠在酸性pH范围内仍保持其亲核性。其在pH 2时与β-丙内酯的反应速率与pH 7.4时的反应速率相同。因此，硫代硫酸钠具备抑制亲电试剂在胃内致癌作用的必要特性。在实验中，先给雌性A/J小鼠灌胃给予硫代硫酸钠，5分钟后再口服β-丙内酯。在此条件下，前胃肿瘤的形成受到抑制。数据表明，使用亲核试剂对抗直接作用的致癌物是一种潜在的化学预防策略。

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非人类毒性值
大鼠吸入LC50：250 ppm/30分钟
大鼠吸入LC50：25 ppm/6小时
幼鼠静脉注射LD50：225 ± 55 mg/kg，24小时后评分
豚鼠皮肤LD50：< 5 ml/kg

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β-丙内酯是一种公认的致癌物，必须极其谨慎地处理。它可通过吸入、皮肤接触和吞咽而中毒。它会导致严重的皮肤灼伤和眼损伤。必须使用适当的个人防护装备 (PPE) 和采取工程控制措施。任何方案中的关键安全步骤是在灭活过程完成后将残留的 BPL 水解为无毒的 β-羟基丙酸。

[1]. Immunogenicity and protective efficacy in mice and hamsters of a β-propiolactone inactivated whole virus SARS-CoV vaccine. Viral Immunol. 2010 Oct;23(5):509-19.

[2]. Anti-SARS-CoV-2 IgG antibody response among Indian COVID-19 patients using β-propiolactone-inactivated, whole virus-based indirect ELISA. J Virol Methods. 2021 Jan;287:113996.

药物警告
由于皮肤癌被认为是BPL毒性方面的主要关注点，因此应避免与液体BPL接触。药效学在最佳条件下，丙内酯作为气相消毒剂的活性约为甲醛的25倍，约为环氧乙烷的4000倍，约为溴化甲烷的50000倍。已证明其具有诱变性，通过诱导细胞转化、染色体畸变和染色质交换来发挥作用。丙内酯已被证明在体细胞和生殖细胞中均具有诱变性。

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丙内酯被用作病毒化学灭活剂，能够在保持免疫原性的同时导致病毒的感染性灭活，因为它直接作用于病毒核酸而不破坏衣壳蛋白。它已被用于制备包括流感、SARS-CoV和SARS-CoV-2在内的灭活疫苗。作为一种杀孢子剂，它还用于对敏感生物材料如组织移植物、血浆和手术器械进行灭菌，而传统的热方法不可行。

C3H4O2

72.06

72.021

57-57-8

25037-58-5

2365

Colorless to light yellow liquid

1.2±0.1 g/cm3

162.0±0.0 °C at 760 mmHg

-27 °F (EPA, 1998) ; -33.4ºC ; -33.4 °C ; -33.4 °C ; -28 °F ; -33.4 °C ; -28 °F

35.0±16.1 °C

2.2±0.3 mmHg at 25°C

1.445

-1.33

26.3

0

2

0

5

57.9

0

O1C(C([H])([H])C1([H])[H])=O

VEZXCJBBBCKRPI-UHFFFAOYSA-N

InChI=1S/C3H4O2/c4-3-1-2-5-3/h1-2H2

oxetan-2-one

2934.99.9001

Powder      -20°C    3 years

                     4°C     2 years

In solvent   -80°C    6 months

                  -20°C    1 month

Room temperature (This product is stable at ambient temperature for a few days during ordinary shipping and time spent in Customs)

May dissolve in DMSO (in most cases), if not, try other solvents such as H2O, Ethanol, or DMF with a minute amount of products to avoid loss of samples

注意: 如下所列的是一些常用的体内动物实验溶解配方，主要用于溶解难溶或不溶于水的产品（水溶度<1 mg/mL）。 建议您先取少量样品进行尝试，如该配方可行，再根据实验需求增加样品量。

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注射用配方1: DMSO : Tween 80： Saline = 10 : 5 : 85 (如： 100 μL DMSO → 50 μL Tween 80 → 850 μL Saline)
*生理盐水/Saline的制备：将0.9g氯化钠/NaCl溶解在100 mL ddH ₂ O中，得到澄清溶液。
注射用配方 2: DMSO : PEG300 ：Tween 80 : Saline = 10 : 40 : 5 : 45 (如： 100 μL DMSO → 400 μL PEG300 → 50 μL Tween 80 → 450 μL Saline)
注射用配方 3: DMSO : Corn oil = 10 : 90 (如： 100 μL DMSO → 900 μL Corn oil)
示例: 以注射用配方 3 (DMSO : Corn oil = 10 : 90) 为例说明, 如果要配制 1 mL 2.5 mg/mL的工作液, 您可以取 100 μL 25 mg/mL 澄清的 DMSO 储备液，加到 900 μL Corn oil/玉米油中, 混合均匀。

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注射用配方 4: DMSO : 20% SBE-β-CD in Saline = 10 : 90 [如：100 μL DMSO → 900 μL (20% SBE-β-CD in Saline)]
*20% SBE-β-CD in Saline的制备（4°C，储存1周）：将2g SBE-β-CD (磺丁基-β-环糊精) 溶解于10mL生理盐水中，得到澄清溶液。
注射用配方 5: 2-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin : Saline = 50 : 50 (如： 500 μL 2-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin (羟丙基环胡精)→ 500 μL Saline)
注射用配方 6: DMSO : PEG300 : Castor oil : Saline = 5 : 10 : 20 : 65 (如： 50 μL DMSO → 100 μL PEG300 → 200 μL Castor oil → 650 μL Saline)
注射用配方 7: Ethanol : Cremophor : Saline = 10： 10 : 80 (如： 100 μL Ethanol → 100 μL Cremophor → 800 μL Saline)
注射用配方 8: 溶解于Cremophor/Ethanol (50 : 50), 然后用生理盐水稀释。
注射用配方 9: EtOH : Corn oil = 10 : 90 (如： 100 μL EtOH → 900 μL Corn oil)
注射用配方 10: EtOH : PEG300：Tween 80 : Saline = 10 : 40 : 5 : 45 (如： 100 μL EtOH → 400 μL PEG300 → 50 μL Tween 80 → 450 μL Saline)

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口服配方 1: 悬浮于0.5% CMC Na (羧甲基纤维素钠)
口服配方 2: 悬浮于0.5% Carboxymethyl cellulose (羧甲基纤维素)
示例: 以口服配方 1 (悬浮于 0.5% CMC Na)为例说明, 如果要配制 100 mL 2.5 mg/mL 的工作液, 您可以先取0.5g CMC Na并将其溶解于100mL ddH2O中，得到0.5%CMC-Na澄清溶液；然后将250 mg待测化合物加到100 mL前述 0.5%CMC Na溶液中，得到悬浮液。

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口服配方 3: 溶解于 PEG400 (聚乙二醇400)
口服配方 4: 悬浮于0.2% Carboxymethyl cellulose (羧甲基纤维素)
口服配方 5: 溶解于0.25% Tween 80 and 0.5% Carboxymethyl cellulose (羧甲基纤维素)
口服配方 6: 做成粉末与食物混合

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注意: 以上为较为常见方法，仅供参考， InvivoChem并未独立验证这些配方的准确性。具体溶剂的选择首先应参照文献已报道溶解方法、配方或剂型，对于某些尚未有文献报道溶解方法的化合物，需通过前期实验来确定（建议先取少量样品进行尝试），包括产品的溶解情况、梯度设置、动物的耐受性等。

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请根据您的实验动物和给药方式选择适当的溶解配方/方案：
1、请先配制澄清的储备液(如：用DMSO配置50 或 100 mg/mL母液(储备液));
2、取适量母液，按从左到右的顺序依次添加助溶剂，澄清后再加入下一助溶剂。以 下列配方为例说明 (注意此配方只用于说明，并不一定代表此产品 的实际溶解配方):
10% DMSO → 40% PEG300 → 5% Tween-80 → 45% ddH2O (或 saline);
假设最终工作液的体积为 1 mL, 浓度为5 mg/mL: 取 100 μL 50 mg/mL 的澄清 DMSO 储备液加到 400 μL PEG300 中，混合均匀/澄清；向上述体系中加入50 μL Tween-80，混合均匀/澄清；然后继续加入450 μL ddH2O (或 saline)定容至 1 mL；
3、溶剂前显示的百分比是指该溶剂在最终溶液/工作液中的体积所占比例;
4、 如产品在配制过程中出现沉淀/析出，可通过加热(≤50℃)或超声的方式助溶;
5、为保证最佳实验结果，工作液请现配现用！
6、如不确定怎么将母液配置成体内动物实验的工作液，请查看说明书或联系我们;
7、 以上所有助溶剂都可在 Invivochem.cn网站购买。