1 天津大学理学院化学系, 天津 300072
2 北京分子科学国家研究中心, 中国科学院化学研究所, 北京 100190
二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)分子在气液界面上形成的Langmuir膜是一种重要的生物膜模拟体系, 其手性结构及其与外来物质的相互作用一直是相关学科研究的前沿问题。 维生素B2(VB2)是人体中一种重要的营养物质, 它在代谢障碍引起的脂质沉积性类疾病中有大量的实例应用, 经常在一些特殊的临床症状中有出乎意料的治疗奇效。 目前, VB2如何参与到膜上生物事件的过程和细胞乃至生命的作用过程中的研究报道较少, 特别是VB2分子与磷脂分子靶标的立体相互作用, 其可能发生的手性分子识别现象会在许多生物事件中起着关键作用。 综合二次谐波-线二色光谱(SHG-LD)、 Langmuir膜天平和布鲁斯特角显微镜(BAM)技术初步研究了VB2和DPPC分子在气液界面上的相互作用, 分别从气液界面上介观水平和宏观水平上互补表征脂质分子在气液界面上的分子骨架自组装的结构。 压缩等温线发现纯水界面L-DPPC和D-DPPC液态扩展相/液态凝聚相(LE/LC)共存阶段的膜压几乎不变, race-DPPC的共存相膜压区域稍微缩短, VB2水溶液界面上race-DPPC的LE/LC共存相消失。 此外, 弹性模量研究表明VB2分子可以提高L-DPPC单分子层膜的弹性模量, 但降低D-DPPC和race-DPPC单层膜的弹性模量。 结合SHG-LD研究发现, 在膜压13 mN·m-1下, L-DPPC在纯水和VB2水溶液界面上表面手性过量值(DCE)保持不变。 与纯水界面相比较, D-DPPC在VB2水溶液上DCE值出现反转, 而race-DPPC的DCE值则不随亚相改变而变化。 相同膜压下, BAM观察到单一手性相互作用使得L-DPPC和D-DPPC在纯水界面上各自组装成不同枝臂弯曲方向的手性三叶草微畴(microdomain)。 VB2诱导D-DPPC微畴, 使其直径增大1~2倍。 同时, VB2也诱导了race-DPPC单层膜上近似圆形状的微畴伸展, 并长出了三条有曲率的枝臂。 对此可以解释为VB2降低了非单一手性相互作用的能量, 使得race-DPPC出现手性相分离。 与此同时, VB2也诱导了race-DPPC单层膜微畴的手性结构发生变化。 该研究有助于理解VB2调节磷脂膜横向组织结构的分子机理, 在细胞膜界面发生的过程中, 脂层单层的二维特性和生物分子之间的相互作用可能决定了生物分子的亲和力。
二次谐波-线二色谱 布鲁斯特角显微镜 维生素B2 二棕榈酰磷脂酰胆碱 分子间相互作用 手性 SHG-LD BAM VB2 DPPC Molecular interaction Chiral 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1484
1 天津大学-新加坡国立大学福州联合学院 天津大学福州国际校区, 福建 福州350207
2 天津大学 分子聚集态科学研究院, 天津300072
3 武汉大学 化学与分子科学学院, 湖北 武汉430072)
力刺激响应型有机发光小分子因其独特的发光性质在信息加密、光学存储、压力传感器等领域具有潜在应用, 引起了广泛关注。其相关发光特性并不只来源于单分子结构, 更与分子聚集态不同的堆积模式密切相关, 因此, 如何调控分子堆积模式是获得功能化发光材料的关键。本文主要从力致变色和力致发光材料体系出发, 概述了几种调控分子间相互作用的策略, 突出强调了分子堆积与发光性能之间的关系, 为研究具有新颖发光特性的发光材料提供了研究思路, 希望促进有机发光材料的进一步发展。
外力 力致变色 力致发光 分子堆积 分子间相互作用 external force mechanochromism mechanoluminescence molecular stacking intermolecular interactions
荧光光谱学法具有灵敏度高、 选择性强、 样品用量少、 操作简便的优点, 同时又可提供多种分子间相互作用的物理参数, 所以被广泛用于研究小分子和蛋白质的相互作用。 因此, 通过内源荧光、 同步荧光以及三维荧光光谱技术, 研究异槲皮素抑制α-乳白蛋白(α-lactalbumin, α-La)-果糖体系糖基化过程中晚期糖基化产物(AGEs)形成的能力, 并从分子间相互作用的角度阐述其作用机制, 最终阐明异槲皮素抑制食品热加工过程中AGEs形成的能力。 结果表明, 异槲皮素可显著降低糖基化反应诱导的α-La构象变化, 抑制AGEs的形成, 样品浓度为36.58 μmol·L-1时, 其抑制率达74.66%, 高于阳性对照品氨基胍盐酸盐。 同步荧光和三维荧光光谱分析结果表明, 异槲皮素会改变α-La的构象, 使色氨暴露于更亲水的环境中, 增加其微环境的亲水性。 抑制动力学和热力学分析结果显示, 异槲皮素通过静态方式猝灭α-La的内源荧光, 且与α-La按照1:1的摩尔比例结合形成了稳定的复合物, 该结合是一个自发放热的过程, 范德华力和氢键是异槲皮素-α-La复合物形成的主要作用力。
异槲皮素 α-乳白蛋白 糖基化 荧光光谱 分子间相互作用 Isoquercetin α-Lactalbumin Glycation Fluorescence spectroscopy Intermolecular interaction 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3755
1 大连工业大学实验仪器中心, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034
双光谱二维异步相关光谱(2T2D-异步相关光谱)是一种利用两幅一维光谱创建异步相关光谱的新方法。 相对于最少需要三幅一维光谱的传统异步相关光谱, 2T2D-异步相关光谱可简化实验过程, 有利于样品昂贵体系的表征。 利用数学分析、 模拟及实际体系实验对2T2D-异步相关光谱应用于表征分子间相互作用的可行性进行了研究。 首先建立一个包含P和Q两种溶质的模拟体系, 设定P有光谱峰, Q没有光谱峰。 数学分析表明: (1) 不正确设置P和Q初始浓度, 可导致2T2D-异步相关光谱的强度恒为零; (2) 2T2D-异步相关光谱不能反映与分子间相互作用相关的峰强变化; 因此, 利用2T2D-异步相关光谱表征分子间相互作用可能得到错误的结论。 为将2T2D-异步相关光谱发展成为表征分子间相互作用的可靠方法, 首先对2T2D-异步相关光谱中P和Q初始浓度的设置方法进行了研究, 得出当P和Q初始浓度满足文中式(6)时, 可避免不正确设置P和Q初始浓度导致2T2D-异步相关光谱强度恒为零的情况; 在此基础上, 为解决2T2D-异步相关光谱不能反映与分子间相互作用相关的峰强变化问题, 通过向体系中加入具有独立光谱峰和适合浓度的虚拟物质S, 发展出带有辅助交叉峰的2T2D-异步相关光谱(ASAP-2T2D-异步相关光谱)。 模拟体系实验表明ASAP-2T2D-异步相关光谱可正确反映与分子间相互作用相关的峰宽、 峰位及峰强变化, 是表征分子间相互作用的可靠方法。 最后, 将ASAP-2T2D-异步相关光谱应用于表征苯并-15-冠醚-5(BC)与Li+间的相互作用, 实验结果表明ASAP-2T2D-异步相关光谱可同时反映BC特征峰的峰位及峰强变化, 进一步证实ASAP-2T2D-异步相关光谱可正确表征分子间相互作用。
分子间相互作用 2T2D-异步相关光谱 辅助交叉峰 Intermolecular interactions 2T2D-asynchronous correlation spectroscopy Auxiliary cross peaks 光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 1137
1 暨南大学理工学院物理学系, 广东 广州 510632
2 广东交通职业技术学院电子工程系, 广东 广州 510650
3 暨南大学预科部, 广东 广州 510610
4 暨南大学生命科学技术学院生物工程学系, 广东 广州 510632
5 暨南大学理工学院光电工程系, 广东 广州 510632
利用自组装的数字全息表面等离子体共振成像技术,分别检测了两种具有不同分子质量的桃胶多糖(PGP-1与PGP-2)与半乳糖凝集素-3的相互作用。制备了表面等离子体共振成像生物芯片,同时检测了具有不同浓度的桃胶多糖样品与半乳糖凝集素-3的结合过程,制作了标准曲线,并计算了相互作用的结合平衡常数。结果表明,两种具有不同分子质量的桃胶多糖可以直接结合半乳糖凝集素-3,其中PGP-1的结合平衡常数为8.36×10
5 M
-,PGP-2的结合平衡常数为1.24×10
5 M
-。结合曲线符合生物分子相互作用的规律,证明了该方法在多通量生物检测中的可行性。该方法实验装置简单、易操作、无需标记、成本低,在高通量分析技术中具有一定的应用前景。
表面光学 表面等离子体共振成像 数字全息 桃胶多糖 半乳糖凝集素-3 分子间相互作用 高通量 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 092402
1 南京理工大学化工学院,南京,210094
2 中国工程物理研究院化工材料研究所,绵阳,621900
在PBX体系中加入合适的键合剂通常能改善HMX与高聚物的界面作用.为了预测其界面作用强度及粘合效果,本文采用B3LYP密度泛函方法和6-31G*基组计算HMX与含硼化合物BR1R2R3的相互作用.优化得到了存在B…O相互作用的HMX…BR1R2R3复合物的几何构型.计算结果表明,HMX…BH3和HMX…BH2(CH3)中的B与O原子间相互作用强,二者分子间相互作用能在MP2/6-31++G**//B3LYP/6-31G*水平上分别为-65.3 kJ/mol和-40.2 kJ/mol.由于空间位阻效应HMX中的O原子与BH(CH3)2、B(CH3)3和B(OH)(CH3)(CH2NH2)中的B原子距离大于3(A).理论计算结果与实验结果基本一致.
含硼化合物 键合剂 分子间相互作用 HMX 原子与分子物理学报
2007, 24(1): 106
1 中国工程物理研究院计算机应用研究所
2 中国工程物理研究院总体工程研究所,绵阳,21900
用COMPASS分子力场的方法对聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子链以及它们同白炭黑(SiO2)、改性SiO2粒子表面相互作用的分子体系进行了计算机模拟,得到了体系能量变化与PDMS分子链中Si原子移动距离的关系曲线,分析了产生和影响体系力学性能的化学过程本质,预测了宏观PDMS/SiO2体系的拉伸行为.
聚二甲基硅氧烷 白炭黑 分子间相互作用 计算机模拟 原子与分子物理学报
2007, 24(4): 689
利用超分子二阶到四阶多体微扰理论和扩展的相关一致基组(aug-cc-pVTZ)结合有效的中点键函数(3s3p2d1f1g)计算水二聚物的平衡结构和分子间相互作用势,并用平衡方法修正基组重叠误差.在MP2/aug-cc-pVTZ理论级别优化水二聚物几何构型.与正常优化的结果相比,平衡修正优化得到的RO-O和α值分别轻微的增加0.002 nm和0.19°,同时,θ值减小0.013°.在MP2水平利用扩展的相关一致基组结合有效键函数,预言了Ro-o和ΔECP值分别为0.0923 nm和 -4.86 kcal/mol,计算结果与实验值符合得很好.用exp-4.2势函数拟合分子间相互作用能的离散点,拟合结果与从头算计算的结果一致.
分子间相互作用势 多体微扰理论 水二聚物 原子与分子物理学报
2006, 23(2): 293
1 四川师范大学物理系,成都,610066
2 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
3 江西统计学校教务科,南昌,330029
4 宜宾学院电信科技系,宜宾,644000
利用基于密度泛函理论框架下的局域密度近似方法对Ne-CH4分子间的相互作用势进行了计算。发现:当Ne原子和CH4分子之间的距离约为5.8a.u.时,计算的势能曲线存在最小值,对应的势阱深度约为0.053eV。计算结果与实验值符合较好。
分子间相互作用势 局域密度近似 甲烷 惰性气体 Intermolecular interaction potentials Local density approximation Methane Rare gas 原子与分子物理学报
2004, 21(3): 525
1 四川达县师范学院物理系,达县,860200
2 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
本文从高密度氢气的分子间相互作用出发进行分析,在修改范德瓦耳方程的基础上,提出了一种新的适用于高密度氢气的状态方程,并用来系统地计算了氢气在临界区的等温压缩线。在缺乏实验数据的情况下,这些理论计算结果很有用。
高密度氢气 分子间相互作用 状态方程 High density gas of hydrogen Intermolecular interaction Equation of state 原子与分子物理学报
2004, 21(3): 517