光谱法和电化学方法结合化学计量学研究几种药物小分子与DNA的相互作用

论文摘要

本论文对近三十年来各种类型的小分子与DNA反应机理的研究以及方法和手段进行了较全面的综述,将电化学分析法和光谱分析法与化学计量学方法相结合并应用于几种药物与DNA作用研究,探讨药物与DNA的作用机理及在应用方面的意义。本论文分为五个部分。第一部分：此部分综述了DNA在生命活动中的重要作用、DNA的结构特性以及小分子与之作用方式等方面,并对小分子类型根据药物、金属络合物、有机染料探针以及一些表面活性剂等类型分别展开了评述,另外就其研究的方法如紫外光谱,荧光,电化学方法,核磁共振方法和其他方法以及化学计量学方法在这方面的应用也作了讨论。最后展望了小分子与DNA反应的发展和化学计量学在其中的应用趋势。第二部分：本工作应用循环伏安法,微分脉冲伏安法,紫外光谱法,荧光光谱法结合化学计量学研究了莱克多巴胺（一种瘦肉精）在pH为中性的Tris-HC1缓冲溶液中与DNA的相互作用。从微分脉冲伏安实验中我们得出莱克多巴胺与DNA的作用模式为嵌插方式,循环伏安实验表明莱克多巴胺与DNA的作用机理是伴随有两个质子的失去和两个电子转移的不可逆氧化机理。实验中并得到了两者的作用参数。通过紫外和荧光实验并且结合化学计量学多元曲线分辨-交替最小二乘法（MCR-ALS）得到了莱克多巴胺,DNA和莱克多巴胺-DNA的纯光谱和浓度趋势,浓度趋势可以定量反应过程。第三部分：应用微分脉冲伏安法,循环伏安法和荧光分析法研究了沙丁胺醉（一种动物生长促进剂）与DNA的作用。从循环伏安图上得出沙丁胺醇表现的是不可逆的氧化机理,是一个电子转移的电化学反应过程。小牛胸腺DNA的存在使沙丁胺醇的峰电流下降,峰电位正移,从而得出两者的相互作用方式为嵌插作用。通过对电化学数据进行多元曲线分辨-交替最小二乘法（MCR-ALS）解析得到结合常数和结合比分别为（2.0±0.5）×105 M-1和1:1,在含有1.00×10-6mol L-1的双链DNA溶液中,得到的沙丁胺醇的线性范围为3.02×10-1到1.23×10-4 mol L-1,检测限为5.11×10-7 mol L-1。该方法同样适合于尿样和血清样中的沙丁胺醇的测定,测定值和估计值之间无显著性差异。这种方法对测定微量沙丁胺醇的灵敏度比较高。第四部分：在模拟人体生理条件下,以溴化乙锭探针利用紫外可见光度法,粘度法和荧光光谱法研究了中药提取物羟基喜树碱与DNA的作用机理,实验结论为羟基喜树碱与DNA的作用方式为嵌插作用。通过化学计量学方法多元曲线分辨-交替最小二乘法（MCR-ALS）得到羟基喜树碱与DNA的作用常数和结合数为（7.1±0.5）×104M-1和1.1。粘度实验得到羟基喜树碱会使DNA的粘度增大,证明两者作用方式为嵌插。同时化学计量学方法平行因子法（PARAFAC）用来解析溴化乙锭探针,羟基喜树碱与DNA相互作用的三维荧光数据,实验证明羟基喜树碱-DNA与溴化乙锭探针是协同作用,形成一种三元络合物的物质。第五部分：以电化学分析法,荧光光谱法和盐效应实验对比研究了三种激素类药物（多巴胺,左旋多巴,多巴酚丁胺）与DNA的作用机理,三种物质的不同之处是苯环上侧链的长短不同（多巴酚丁胺>左旋多巴>多巴胺）,链的复杂程度,通过结构的不同来研究与DNA的作用机理。通过荧光实验,利用Stern-Volmer方程得到三种物质与DNA的作用常数大小为：多巴酚丁胺>左旋多巴>多巴胺,初步判断这与分子结构的长短是一致。电化学实验证明多巴胺,左旋多巴,多巴酚丁胺与DNA的作用方式为静电,沟槽和嵌插作用,这也可用盐效应实验来证明。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 小分子与DNA相互作用的研究现状
• 1.1 引言
• 1.2 小分子与DNA相互作用方式
• 1.2.1 共价结合
• 1.2.2 非共价结合
• 1.2.3 剪切作用和氢键
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 光谱法
• 1.3.2 电化学方法
• 1.3.3 其他方法
• 1.4 展望
• 1.5 参考文献
• 第二部分 光谱法结合伏安法研究莱克多巴胺与DNA的相互作用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 DNA修饰电极的制备
• 2.2.3 单链DNA的准备
• 2.2.4 实验过程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 pH,富集电位和富集时间的选择
• 2.3.2 莱克多巴胺在DNA/GCE上的电化学行为
• 2.3.3 莱克多巴胺与DNA的相互作用
• 2.3.4 光谱测定和多元曲线分辨-交替最小二乘法的应用
• 2.3.5 粘度测定
• 2.3.6 合成样的分析应用
• 2.4 结论
• 2.5 参考文献
• 第三部分 沙丁胺醇与DNA络合的电化学性质及其分析应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器和试剂
• 3.2.2 单链DNA的准备
• 3.2.3 实验过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 pH的优化选择
• 3.3.2 伏安法研究沙丁胺醇与DNA的相互作用
• 3.3.3 对比沙丁胺醇与双链DNA和单链DNA在溶液中的反应
• 3.3.4 数据处理
• 3.3.5 沙丁胺醇与DNA相互作用的荧光表征
• 3.3.6 分析应用
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第四部分 溴化乙锭为探针研究10-羟基喜树碱与DNA的相互作用
• 4.1 引言
• 4.2 方法原理
• 4.2.1 渐进因子分析
• 4.2.2 多元曲线分辨-交替最小二乘法
• 4.2.3 平行因子算法的主要原理
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 仪器和试剂
• 4.3.2 实验过程
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 羟基喜树碱与DNA相互用的紫外及荧光光谱研究
• 4.4.2 组分数的确定
• 4.4.3 多元曲线分辨-交替最小二乘法对光谱扩展矩阵的算法
• 4.4.4 溴化乙锭对羟基喜树碱与DNA络合的影响
• 4.5 结论
• 4.6 参考文献
• 第五部分 对比研究三种激素类药物与小牛胸腺DNA的相互作用
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器和试剂
• 5.2.2 实验过程
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 三种激素类物质的三维荧光的比较
• 5.3.2 荧光法研究三种药物与DNA的相互作用
• 5.3.3 二种药物在玻碳电极上的电化学性质
• 5.3.4 三种药物与DNA在溶液中的反应
• 5.3.5 盐效应证明三种药物与DNA相互作用的方式
• 5.4 结论
• 5.5 参考文献
• 作者已发表及待发表的论文
• 致谢