自組裝血清蛋白石英晶體微天平手性傳感器的識別及機理研究.pdf

1、石英晶體微天平（QCM）手性傳感器在手性識別領域具有潛在的應用前景，其簡單，經濟，快速，在線和實時等優(yōu)點受到了越來越多研究者的青睞。而生物體系的手性識別研究對手性藥物和生命科學的發(fā)展更具有重要的理論和實際意義?；谏鲜鰞牲c，本論文以血清蛋白（SA），包括人血清白蛋白（HSA）和牛血清蛋白（BSA）為手性選擇劑，致力于研發(fā)出一種新型的血清蛋白生物手性石英晶體微天平傳感器，能夠快速在線地識別手性分子，并采用紫外--可見光譜和熒光光譜的方法對

2、手性小分子的識別及作用機理進行了一系列具有原始創(chuàng)新性的研究工作。
　　 首先，通過巰基自組裝單層膜技術將HSA和BSA自組裝到鍍金的石英晶體表面，采用液相QCM監(jiān)測其自組裝過程，根據其影響因素（石英晶片基頻，載氣流量，手性選擇劑，重復性）優(yōu)化了QCM傳感器。并且在最優(yōu)條件下的氣相體系中快速地識別出了五種手性對映異構體，分別為R，S-四氫萘胺（R，S-TNA），R，S-1-（4-甲氧基苯基）乙胺（R，S-4-MPEA），R，S-1

3、-（3-甲氧基苯基）乙胺（R，S-3-MPEA），R，S-2-辛醇（R，S-2-OT），R，S-乳酸甲酯（R，S-MEL）。根據響應頻率變化程度計算出了對應的QCM手性識別因子。結果表明HSA對這幾種手性分子的識別能力從大到小依次為：R，S-TNA>R，S-4-MPEA>冠S-2-OT>R，S-MEL，>R，S-3-MPEA，BSA對這幾種手性分子的識別能力從大到小依次為：R，S-TNA>R，S-4-MPEA>R，S-3-MPEA>R，

4、S-2-OT>R，S-MEL。可知HSA與BSA的手性識別能力不同，HSA較易識別R，S-TNA，R，S-2-OT和R，S-MEL，而BSA較易識別R，S-4-MPEA和R，S-3-MPEA。
　　 第二，建立了一種以SA為手性選擇劑，結合紫外-可見光譜和化學計量學分析的手性識別新方法，探討了對手性分子的識別作用機理。該工作首先測定SA和手性分子的一系列混合溶液的紫外-可見光譜（其中SA的摩爾濃度一定，而手性分子摩爾濃度按比例增

5、加），接著根據紫外-可見光譜圖隨手性分子組成不同而發(fā)生的變化，利用雙倒數方程計算出了SA與各對映異構體作用后的紫外結合常數及識別因子等參數。結果表明，加入手性分子（TNA，4-MPEA和3-MPEA）能夠使SA肽鏈伸展，分子內部的色氨酸和酪氨酸殘基的芳雜環(huán)疏水基團裸露出來，伸展程度越大，增色效應越明顯，疏水作用減弱，吸收峰藍移。而2-OT和MEL的加入能與SA肽鏈中的氨基酸殘基中的含氧或含氮基團之間形成了氫鍵，從而使原有的鍵強減弱而引起

6、其吸收峰吸光度值的降低，呈現(xiàn)減色效應。同時可觀察到不同R或S構型分子與SA作用后的紫外吸收強度明顯不同，計算得出的紫外識別因子與QCM識別因子所得的趨勢一致。
　　 第三，結合熒光光譜和SA的手性選擇性，提出了一種更高靈敏地測定微量/手性分子組成新方法。測定方法與紫外-可見光譜基本相同，發(fā)現(xiàn)當手性分子通過弱相互作用結合入SA的疏水空腔后（結合位點為ⅡA亞結構域），微弱的環(huán)境改變可導致SA的內源熒光發(fā)生變化，能量可由Trp轉移至手

7、性分子上，從而使得SA熒光發(fā)生猝滅，手性分子熒光強度增強。同樣，能夠發(fā)現(xiàn)R或S構型分子與SA作用后的熒光光譜存在明顯差異。通過Stern-Volmer方程計算得到不同R，S結構的猝滅常數Kq可知SA的猝滅機理主要為靜態(tài)猝滅，即手性分子與SA能形成靜態(tài)穩(wěn)定的復合物。經靜態(tài)猝滅公式可得相互作用的熒光結合常數和結合位點數。更為有趣的是，發(fā)現(xiàn)計算出的熒光識別因子與QCM識別因子、紫外識別因子能夠很好吻合，從而印證了此血清蛋白QCM手性傳感器的有