成都理工大学材料与化学化工学院, 四川 成都 610059
近年来, 金纳米粒子(AuNPs)因其极高的消光系数以及距离依赖性颜色而被广泛用于比色传感器的开发利用。 常见的盐诱导AuNPs聚集通过电荷屏蔽的方式进行, 聚集过程易受到干扰, 聚集后颜色往往不稳定, 而DNA染料通过电荷中和的方式实现AuNPs聚集, 该方法具有用量少, 聚集速度快, 并且稳定性好的优势, 因此对常见DNA染料进行筛选十分必要。 系统筛选了8种常见DNA染料包括EB、 AO、 TO、 SG、 PG、 TOTO-1、 TOTO-3和YOYO用于诱导AuNPs的快速聚集。 实验发现诱导AuNPs团聚的染料用量在0.18~2.6 μmol·L-1之间, 相比NaCl和Cys用量分别为60和20 mmol·L-1的传统诱导聚集方法用量仅为万分之一。 通过考察DNA染料诱导AuNPs聚集的“IC50”值(即诱导剂使AuNPs聚集的最大吸光度变化(A680/A520)的50%的浓度)评价聚集效率, 在筛选的8种DNA染料中, SG、 PG、 TOTO-1、 TOTO-3和 YOYO分子的“IC50”值在0.12~0.30 μmol·L-1之间, 相对较小, 诱导AuNPs聚集效率高。 由于带正电的N原子数量对AuNPs的聚集有关键性的作用, 即带正电的N原子数量越多, 中和AuNPs时的用量越少。 通过Marvin View中microspecies(微观结构式)和microspecies distribution(微观结构式分布)算出了具体带正电的N原子个数, 结果表明, 在pH=7条件下, SG、 PG、 TOTO-1、 TOTO-3和 YOYO分子带正电荷的N原子较多, 因此上述染料诱导AuNPs聚集效率高。 通过乔布曲线(Job)计算出双链DNA(dsDNA)碱基对与DNA染料的结合比, 结果表明相同条件下, 筛选的8种DNA染料与dsDNA碱基对的结合比相差不大。 结合实验拟合曲线计算出dsDNA与DNA染料的结合常数, 计算表明SG, YOYO, TOTO-3, PG与dsDNA的结合常数较大, 在2.75×109~3.12×1010 L·mol-1之间, 与DNA结合能力较强。 综合考虑SG、 PG、 YOYO、 TOTO-3等染料在快速诱导AuNPs聚集及比色传感方面效果较好。
DNA染料 纳米金 结合常数 传感 DNA dyes Gold nanoparticles (AuNPs) Binding constant Screening 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2805
河口生态安全与环境健康福建省高校重点实验室, 厦门大学嘉庚学院环境科学与工程学院, 福建 漳州 363105
蛋白质和配体的结合作用在生物体的生理生化过程中具有重要作用, 是诸多领域的研究热点。 研究蛋白质-配体结合作用的一个关键目标, 就是获得两者的结合常数(Kb)以评价其结合作用的强弱。 荧光光谱法具有灵敏度高、方便快速及成本低的优点, 被广泛用于蛋白质-配体结合作用的研究中。 应用荧光光谱法时, 借助函数方程对荧光数据进行数学分析来得到Kb值是一个关键步骤。 因不同方程的适用范围不同, 应用于同一体系所获得的Kb值往往存在差异。 针对此问题, 一方面讨论了利用荧光光谱数据计算蛋白质和配体结合的Kb值的函数方程的推导过程及其适用条件, 总结出不同前提条件下蛋白质-配体1:1和1:n (n≥2)结合时可选择的计算Kb值的最优方程。 分析表明, 选择最优方程应基于两个前提: a: 蛋白质与配体结合后形成的复合物是否产生荧光; b: 添加的配体浓度是否远大于蛋白质浓度。 另一方面, 以人血清白蛋白(HSA)-诺氟沙星(NFX)结合体系作为模型, 对比了由不同方程拟合得到的Kb值的差异并探讨了相应原因。 结果表明, HSA与NFX为1:1结合, 利用最适用该体系的方程(S12)拟合得到其在298 K下的Kb值为5.0×104 L·mol-1, 而使用方程(S6)和方程(S24)拟合得到的Kb值分别比该值大28.8%和48.6%, 由方程(S17)得到的值则比该值约高2个数量级。 这直观地展示了选择不适用的方程对所获结果的影响。 此外, 将利用荧光光谱法获得的Kb值与其他方法获得的数据做了对比, 说明了利用荧光光谱法计算蛋白质-配体Kb值的相对可靠性, 同时也指出了该方法的局限性。 结果表明, 在利用荧光光谱数据获得蛋白质-配体结合的Kb值时, 依据前提条件(即假设a和/或b是否成立)来选取最适合的函数方程是非常必要的, 其将决定所得结果的可靠性。
结合常数 函数方程 适用条件 人血清白蛋白 诺氟沙星 Binding constant Functional equation Application condition Human serum albumin Norfloxacin 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3494
宝鸡文理学院化学化工学院, 陕西 宝鸡 721013
利用荧光光谱法, 紫外可见光谱法, 红外光谱法, 圆二色谱法和等温滴定量热法等手段, 对抗癌药物盐酸阿霉素 (DOX) 与DNA的作用过程进行研究, 测得了它们的结合常数Ka、 结合位点数n、 反应焓变ΔH、 熵变ΔS及ΔG, 且在结合过程中, B型DNA的螺旋结构在一定程度发生改变。 荧光光谱的数据显示出显著的猝灭效应, 表明DNA是一个DOX荧光的很好的猝灭剂。 红外光谱表明阳离子DOX+通过静电吸引与 DNA 的磷酸基团相互作用, 且DOX的碳氢链通过疏水缔合与DNA作用。 ITC测定了DOX和DNA相互作用的焓变和熵变, 表明DOX的烃链和DNA的碱基之间的疏水性相互作用提供了结合的驱动力。Hydrochloride and DNA by Spectroscopic Techniques andIsothermal Titration Calorimetry
荧光光谱法 等温滴定量热法 猝灭剂 结合常数 结合位点数 Fluorescence spectroscopy Isothermal titration calorimetry Quencher Binding constant Binding-site number
太原理工大学化学化工学院, 山西 太原 030024
酪蛋白酸钠(sodium caseinate, SC)所制的可食食品包装膜能有效延缓食品中水份的迁移和扩散以及阻止氧气的氧化等从而对食品起到很好地保鲜和保护作用, 由于酪蛋白亲水性较强, 使其所制膜阻水性和机械性能均较差, 甘油(glycerol, G)作为添加剂可以增强酪蛋白酸钠膜的韧性和阻水性, 为进一步阐明G和SC之间的作用方式及对酪蛋白酸钠结构产生的影响, 本实验利用荧光光谱、傅里叶红外光谱和紫外光谱特性对它们的作用方式进行了研究。结果表明: G的加入可以使SC的荧光强度降低, 由荧光强度变化速率和甘油的浓度的双对数回归曲线得出了G和SC的结合常数为1.127×103 L·mol-1和结合位点数为1.161, 得出G和SC分子之间结合方式为弱化学键;虽然添加G前后SC的红外光谱的吸收峰几乎相同, 但吸收强度存在较大差异, 说明SC二级结构受到了影响, 使得β折叠β-转角结构减少, α螺旋、无规则卷曲、结构显著增多, 以及分子间氢键加强;分析紫外光谱得出, G的加入没有改变SC肽键的结构, 而是与SC以非共价键的方式结合形成分子质量更大的聚合物并使吸收峰值强度下降。该研究从分子的角度揭示了G和SC分子间的作用方式。
甘油 酪蛋白酸钠 光谱特性 结合常数 二级结构 Glycerol Sodium caseinate Spectral characteristics Binding constant The secondary structure
咸阳师范学院化学与化工学院, 陕西 咸阳 712000
在pH=7.0及不同温度下, 利用荧光法、同步荧光法和紫外-可见吸收光谱研究了吖啶橙和明胶蛋白质的相互作用。荧光猝灭可分为静态猝灭和动态猝灭两种方式。通过实验可知吖啶橙与明胶属于静态荧光猝灭; 得不同温度下的反应猝灭常数KSV(288 K:7.831×103 L/mol; 303 K:6.908×103 L/mol; 318 K:5.777×103 L/mol), 且用同步荧光技术考察了吖啶橙对明胶蛋白质构象的影响。
吖啶橙 明胶 荧光光谱 荧光猝灭 结合常数 acridine orang gelatin fluorescence spectroscopy fluorescence quenching binding constant
河北大学 化学与环境科学学院, 河北 保定071002
在Tris-HCl缓冲溶液(pH=7.4)中, 分别研究了莫西沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、恩诺沙星、洛美沙星、环丙沙星与牛血清白蛋白的相互作用, 利用计算药物小分子与蛋白结合常数的常用方程: Scatchard修正方程、Lineweaver-Burk双倒数方程、双对数方程、修正的Stern-Volmer方程、改进的双对数方程, 分别计算了各沙星药物与蛋白的结合常数和结合位点数。对计算结果进行比较, 结果表明对于药物与蛋白为1∶1的结合反应, 除Scatchard修正方程外其他方程的计算结果十分接近, 其中改进的双对数方程的计算结果更加合理准确。
牛血清白蛋白 结合常数 结合位点数 比较研究 bovine serum albumin binding constant combination of points comparative study
1 咸阳师范学院化学与化工学院, 咸阳 712000
2 天津力神电池股份有限公司研究院, 天津 300384
本文采用均匀沉淀法, 在室温条件下, 合成了较为稳定的ZnO量子点。用荧光光谱法、紫外可见分光光度法分析了ZnO量子点与头孢哌酮的相互作用, 用Stern-Volmer 方程研究了头孢哌酮对ZnO量子点的荧光猝灭作用, 结果表明属于静态荧光猝灭, 计算了不同温度时的猝灭常数(292K: 9.550×103 L·mol-1、303K: 5.980×103 L·mol-1、313K: 4.412×103 L·mol-1)和热力学参数, 证明二者主要以范德华作用和氢键作用力结合。根据 Forster 的偶极-偶极非辐射能量转移原理计算出结合位置距离色氨酸残基2.47nm, 发生分子内的非辐射能量转移。为探讨纳米颗粒与此类药物分子之间相互作用的化学机理提供了重要的信息。
ZnO量子点 头孢哌酮钠 荧光猝灭 结合常数 ZnO quantum dots cefoperazone sodium fluorescence quenching binding constant
济南大学 化学与化工学院,山东 济南 250022
利用荧光光度法研究了meso-四(4-羟基苯基)卟啉-锌金属卟啉(TPP-Zn)与牛血清白蛋白(BSA)之间的结合反应。TPP-Zn对于BSA有荧光猝灭作用,基于TPP-Zn对BSA内源荧光的猝灭机理,测定了两者之间在不同温度下的结合常数,温度在27,35和42℃时,利用荧光猝灭法测得的结合常数K分别为1.521×106 L·mol-1,7.048×105 L·mol－1,1.473×105 L·mol-1,各温度下的最大扩散碰撞猝灭速率常数Kq均大于2.0×1010 L·mol-1·s-1,由此判定猝灭类型为静态猝灭。根据Frster非辐射能量转移理论,确定了TPP-Zn与BSA之间的能量转移效率E,能量给体(BSA)与受体(TPP-Zn)之间的结合距离r=3.72<7 nm,符合非辐射能量转移条件。依据热力学参数ΔG<0,ΔH<0和ΔS>0确定了TPP-Zn与BSA之间的作用力主要是静电引力。
结合常数 能量转移 荧光猝灭机理 作用力类型 Meso-tetra-(4-hydroxyphenyl)-Zn porphyrin TPP-Zn Bovine serum albumin BSA Binding constant Non-radiation energy transfer Fluorescence quenching Sorts of binding force
