自組裝血清蛋白石英晶體微天平手性傳感器的識(shí)別及機(jī)理研究.pdf

1、石英晶體微天平（QCM）手性傳感器在手性識(shí)別領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，其簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，快速，在線和實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)受到了越來(lái)越多研究者的青睞。而生物體系的手性識(shí)別研究對(duì)手性藥物和生命科學(xué)的發(fā)展更具有重要的理論和實(shí)際意義。基于上述兩點(diǎn)，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(shí)別手性分子，并采用紫外--可見光譜和熒光光譜的方法對(duì)

2、手性小分子的識(shí)別及作用機(jī)理進(jìn)行了一系列具有原始創(chuàng)新性的研究工作。
　　 首先，通過(guò)巰基自組裝單層膜技術(shù)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(cè)其自組裝過(guò)程，根據(jù)其影響因素（石英晶片基頻，載氣流量，手性選擇劑，重復(fù)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(shí)別出了五種手性對(duì)映異構(gòu)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(jù)響應(yīng)頻率變化程度計(jì)算出了對(duì)應(yīng)的QCM手性識(shí)別因子。結(jié)果表明HSA對(duì)這幾種手性分子的識(shí)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(duì)這幾種手性分子的識(shí)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?？芍狧SA與BSA的手性識(shí)別能力不同，HSA較易識(shí)別R，S-TNA，R，S-2-OT和R，S-MEL，而BSA較易識(shí)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(jié)合紫外-可見光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)分析的手性識(shí)別新方法，探討了對(duì)手性分子的識(shí)別作用機(jī)理。該工作首先測(cè)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(jù)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(shù)方程計(jì)算出了SA與各對(duì)映異構(gòu)體作用后的紫外結(jié)合常數(shù)及識(shí)別因子等參數(shù)。結(jié)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(nèi)部的色氨酸和酪氨酸殘基的芳雜環(huán)疏水基團(tuán)裸露出來(lái)，伸展程度越大，增色效應(yīng)越明顯，疏水作用減弱，吸收峰藍(lán)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(tuán)之間形成了氫鍵，從而使原有的鍵強(qiáng)減弱而引起

6、其吸收峰吸光度值的降低，呈現(xiàn)減色效應(yīng)。同時(shí)可觀察到不同R或S構(gòu)型分子與SA作用后的紫外吸收強(qiáng)度明顯不同，計(jì)算得出的紫外識(shí)別因子與QCM識(shí)別因子所得的趨勢(shì)一致。
　　 第三，結(jié)合熒光光譜和SA的手性選擇性，提出了一種更高靈敏地測(cè)定微量/手性分子組成新方法。測(cè)定方法與紫外-可見光譜基本相同，發(fā)現(xiàn)當(dāng)手性分子通過(guò)弱相互作用結(jié)合入SA的疏水空腔后（結(jié)合位點(diǎn)為ⅡA亞結(jié)構(gòu)域），微弱的環(huán)境改變可導(dǎo)致SA的內(nèi)源熒光發(fā)生變化，能量可由Trp轉(zhuǎn)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(qiáng)度增強(qiáng)。同樣，能夠發(fā)現(xiàn)R或S構(gòu)型分子與SA作用后的熒光光譜存在明顯差異。通過(guò)Stern-Volmer方程計(jì)算得到不同R，S結(jié)構(gòu)的猝滅常數(shù)Kq可知SA的猝滅機(jī)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(fù)合物。經(jīng)靜態(tài)猝滅公式可得相互作用的熒光結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)。更為有趣的是，發(fā)現(xiàn)計(jì)算出的熒光識(shí)別因子與QCM識(shí)別因子、紫外識(shí)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