喹啉、异喹啉类生物碱发光探针与ctDNA相互作用的研究

论文摘要

第一章:简述了DNA的组成及结构特征;小分子与DNA相互作用的主要模式及影响因素;生物碱的结构与性质;以光谱法为主,对应用于生物碱等小分子与DNA相互作用领域的各种分析技术的研究理论及现状进行了综述。第二章:在不同极性和不同酸度介质中考察了巴马汀的荧光光谱和紫外光谱特性。随着溶剂极性的增加,巴马汀的溶解性增大,吸收峰强度明显增大且红移。巴马汀的荧光发射光谱受溶剂极性的影响也很显著。随着溶剂极性的降低,荧光发射光谱的第二个发射带紫移并且荧光强度显著提高,而第一个发射带几乎不受影响。由于本身荧光较弱,pH对巴马汀溶液的吸收和荧光光谱影响都较小。量子产率在二氯甲烷和乙腈溶剂中达到最大。结果表明,巴马汀对周围介质环境的敏感程度较高。第三章:以盐酸巴马汀作为探针,采用紫外吸收光谱、荧光光谱方法为主要手段,结合电化学方法系统地研究了溶液中巴马汀与小牛胸腺DNA的相互作用,探讨了作用方式和作用机理。化合物与目标靶分子结合后,荧光发射强度、吸光度和荧光偏振等光谱参数产生了变化。巴马汀本身荧光很弱,但有DNA存在时,荧光被显著增强。虽然吸收光谱表明巴马汀与ctDNA之间符合嵌插模式,但荧光偏振、阴离子猝灭实验却更符合沟槽键合。研究表明,巴马汀与ctDNA相互作用的模式为混合模式,即嵌插、沟槽和静电三种作用方式都不同程度存在,其中沟槽键合是主要作用方式。巴马汀的异喹啉端可能插入到DNA双螺旋的碱基对中,分子的另一部分伸出沟槽外。利用荧光滴定数据,计算巴马汀与ctDNA的结合常数为2.52（±0.15）×104L/mol,结合位点数为0.16。第四章:以固体基质发光光谱法,研究了盐酸巴马汀的光谱性质,详细考察了实验条件对盐酸巴马汀固体基质室温荧光（PS-RTF）和磷光光谱（PS-RTP）的影响。实验表明,以未经任何预处理的慢速定量滤纸做基质,巴马汀能直接产生强的RTF而不产生磷光;以TIAc做重原子微扰剂,巴马汀则可发射出强的室温磷光,最大激发波长为350nm,最大发射波长为522nm、615nm。当重原子浓度高于2mol/L、pH值在6-7时,巴马汀的PS-RTP信号最强。在最佳实验条件下提出了巴马汀的PS-RTP测定法。在此基础上,利用PS-RTP和PS-RTF光谱法,详细研究了巴马汀与ctDNA的非共价复合作用,探讨了它们之间的作用机理和作用模式,进一步确定巴马汀与DNA之间的作用方式为混合模式。第五章:以固体基质发光光谱法,研究了盐酸小檗碱和盐酸药根碱的光谱性质,详细考察了实验条件对它们PS-RTF、PS-RTP的影响。小檗碱和药根碱能直接在慢速定量滤纸上产生强的室温荧光。TINO3做重原子微扰剂,小檗碱可发射强的磷光,其最大激发波长λex为353nm,最大发射波长λem为520nm、619nm。而药根碱未观察到磷光发射。在此基础上,利用固体基质室温发光光谱,结合流体中吸收光谱和荧光光谱法,详细研究了小檗碱和药根碱与ctDNA的非共价复合作用,求出了结合常数、结合位点,并考察了DNA对小檗碱和药根碱的荧光及磷光偏振的影响,探讨了它们之间的作用方式和作用机理。结果表明,两种生物碱与DNA的作用方式均为嵌插模式;结合常数分别为1.84（±0.12）×104L/mol和0.95（±0.08）×104L/mol,与DNA的作用大小为小檗碱＞药根碱。第六章:采用紫外光谱、荧光光谱、荧光偏振,热变性等手段,对白屈菜红碱和血根碱与ctDNA的键合作用、作用方式进行了研究。研究发现,在pH=5.40时,白屈菜红碱和血根碱以离子形式存在,DNA的加入可使白屈菜红碱和血根碱的荧光强度显著发生变化。紫外光谱出现明显的减色和红移现象,证明两者与DNA的相互作用方式是嵌插方式。荧光偏振和DNA变性实验同样证实白屈菜红碱和血根碱是通过嵌插方式与ctDNA相互作用的,即两种生物碱分子可以插入到DNA双螺旋中。在一定离子强度下,该嵌插作用会减弱。荧光滴定实验测得白屈菜红碱和血根碱与DNA的本征键合常数分别为2.98（±0.10）×105L/mol和8.86（±0.18）×105L/mol,结合位点数分别约为0.210和0.18。此外,循环伏安曲线表明,两种化合物与DNA之间还存在着非特异性的静电作用。第七章:采用荧光光谱法和吸收光谱法,在接近人体生理条件的Tris-HCl缓冲溶液中研究了盐酸吗啡与ctDNA的相互作用。考察了浓度、酸度和温度等因素对盐酸吗啡与ctDNA的相互作用的影响,探讨了相互作用方式和作用机理。离子强度影响、阴离子猝灭剂（亚铁氰化钾）、荧光偏振实验及DNA变性实验均表明,盐酸吗啡与DNA的相互作用属嵌插模式,DNA对盐酸吗啡的猝灭机理属静态猝灭。相互作用的结合常数和结合位点数分别为5.65×103L/mol和1.08,表明盐酸吗啡与DNA的结合能力不大,可以和DNA形成1∶1的络合物。第八章:考察了QN的荧光光谱特性。选用QN为发光探针,采用紫外光谱、荧光光谱、荧光偏振等光谱方法研究了QN与ctDNA的相互作用,考察了影响其相互作用的各种因素,探讨了作用机理和作用方式。研究发现,该探针在与目标靶分子结合后其光谱参数产生了变化,如荧光发射强度、荧光量子产率和偏振等。DNA存在时,QN的荧光被显著猝灭,吸收光谱出现减色现象。QN与DNA的本征键合常数为1.25×105L/mol,结合位点数为0.15,一分子的QN可以和大约3个碱基对作用。初步证实QN是通过嵌插方式与ctDNA作用的。QN和QD与ctDNA的作用模式和作用强度类似。第九章:总结全文,提出下一步工作设想。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 DNA与小分子的相互作用
• 1.1.1 DNA的结构特征
• 1.1.2 小分子与DNA的相互作用模式
• 1.1.2.1 非共价作用
• 1.1.2.2 共价作用
• 1.1.2.3 剪切作用
• 1.1.2.4 影响因素
• 1.2 生物碱的结构与性质
• 1.2.1 生物碱的结构
• 1.2.2 生物碱的理化性质
• 1.2.3 生物碱的药理性质
• 1.3 小分子探针与DNA相互作用的常用方法的研究进展
• 1.3.1 紫外可见吸收光谱法
• 1.3.2 荧光光谱法
• 1.3.3 室温磷光光谱法
• 1.3.4 圆二色谱法
• 1.3.5 核磁共振谱法
• 1.3.6 拉曼光谱法
• 1.3.7 质谱法
• 1.3.8 非光谱法
• 1.4 本论文的研究意义及主要内容
• 1.5 本论文的主要创新点
• 参考文献
• 第二章 盐酸巴马汀的紫外吸收和荧光光谱行为研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.2.1 紫外吸收光谱测量
• 2.2.2.2 荧光光谱测量
• 2.2.2.3 荧光量子产率测量
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 溶剂对盐酸巴马汀光谱的影响
• 2.3.1.1 溶剂对吸收光谱的影响
• 2.3.1.2 溶剂对荧光光谱的影响
• 2.3.2 pH对盐酸巴马汀光谱的影响
• 2.3.2.1 pH对吸收光谱的影响
• 2.3.2.2 pH对荧光光谱的影响
• 2.3.3 盐酸巴马汀的荧光量子产率
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 盐酸巴马汀与ctDNA相互作用的光谱法研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 吸收光谱滴定
• 3.2.2.2 荧光光谱滴定
• 3.2.2.3 KI猝灭实验
• 3.2.2.4 荧光偏振测量
• 3.2.2.5 磷酸盐效应和盐效应
• 3.2.2.6 DNA变性实验
• 3.2.2.7 电化学实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 巴马汀与ctDNA相互作用的吸收光谱
• 3.3.2 巴马汀与ctDNA相互作用的荧光光谱
• 3.3.3 巴马汀与ctDNA相互作用的实验条件考察
• 3.3.4 离子强度的影响
• 3.3.5 磷酸盐效应
• 3.3.6 KI猝灭效应
• 3.3.7 荧光偏振考察
• 3.3.8 ctDNA的变性
• 3.3.9 结合常数和结合位点数
• 3.3.10 循环伏安法表征
• 3.3.11 作用模式探讨
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 固体基质上盐酸巴马汀的发光性质及与ctDNA相互作用的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.2.1 PS-RTP光谱的测量
• 4.2.2.2 PS-RTF光谱的测量
• 4.2.2.3 PS-RTP寿命的测量
• 4.2.2.4 阴离子猝灭实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 巴马汀的PS-RTP和PS-RTF光谱
• 4.3.2 影响巴马汀RTP和RTF的因素
• 4.3.2.1 滤纸种类
• 4.3.2.2 重原子种类
• 4.3.2.3 重原子浓度
• 4.3.2.4 pH
• 4.3.2.5 干燥条件
• 4.3.2.6 PS-RTP稳定性
• 4.3.3 巴马汀的PS-RTP分析法
• 4.3.4 巴马汀与DNA相互作用的RTP和RTF光谱表征
• 4.3.4.1 PS-RTP和PS-RTF光谱
• 4.3.4.2 DNA对磷光寿命的影响
• 4.3.4.3 猝灭剂的影响
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 小檗碱和药根碱与ctDNA相互作用的光谱法研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器和试剂
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.2.1 吸收光谱滴定
• 5.2.2.2 荧光光谱滴定
• 5.2.2.3 PS-RTP光谱测量
• 5.2.2.4 PS-RTF光谱测量
• 5.2.2.5 PS-RTP寿命测量
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 溶液中小檗碱和药根碱与DNA相互作用的研究
• 5.3.1.1 荧光光谱
• 5.3.1.2 结合常数和结合位点数
• 5.3.1.3 紫外吸收光谱
• 5.3.2 固体基质上小檗碱和药根碱的光谱行为
• 5.3.2.1 PS-RTP、PS-RTF光谱
• 5.3.2.2 滤纸种类对RTP、RTF的影响
• 5.3.2.3 重原子种类对RTP的影响
• 5.3.2.4 重原子浓度对RTP的影响
• 5.3.2.5 干燥条件对RTP、RTF的影响
• 5.3.3 DNA与小檗碱相互作用的RTP光谱
• 5.3.4 DNA与药跟碱相互作用的RTF光谱
• 5.3.5 DNA对小檗碱磷光寿命的影响
• 5.3.6 DNA对小檗碱和药根碱荧光偏振的影响
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 两种苯骈菲啶类生物碱与ctDNA相互作用的光谱法研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 仪器与试剂
• 6.2.2 实验方法
• 6.2.2.1 吸收光谱滴定
• 6.2.2.2 荧光光谱滴定
• 6.2.2.3 盐效应
• 6.2.2.4 亚铁氰化钾猝灭实验
• 6.2.2.5 荧光偏振测量
• 6.2.2.6 热变性实验
• 6.2.2.7 电化学实验
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 白屈菜红碱和血根碱与ctDNA相互作用的吸收光谱特征
• 6.3.2 白屈菜红碱和血根碱与ctDNA相互作用的荧光光谱特征
• 6.3.3 白屈菜红碱和血根碱与ctDNA相互作用条件的考察
• 6.3.4 离子强度对相互作用的影响
• 6.3.5 阴离子猝灭效应
• 6.3.6 荧光偏振
• 6.3.7 ctDNA变性
• 6.3.8 循环伏安表征
• 6.3.9 结合常数和结合位点数
• 6.3.10 分子模拟
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 盐酸吗啡与ctDNA相互作用的光谱法研究
• 7.1 前言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 仪器与试剂
• 7.2.2 实验方法
• 7.2.2.1 酸度的影响
• 7.2.2.2 荧光光谱滴定
• 7.2.2.3 紫外吸收光谱滴定
• 7.2.2.4 NaCl的影响
• 7.2.2.5 亚铁氰化钾猝灭实验
• 7.2.2.6 温度对荧光光谱的影响
• 7.2.2.7 荧光偏振测量
• 7.2.2.8 DNA的变性实验
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 盐酸吗啡与ctDNA作用后的荧光光谱
• 7.3.2 盐酸吗啡与ctDNA作用后的吸收光谱
• 7.3.3 盐酸吗啡与ctDNA相互作用的条件考察
• 7.3.4 盐效应对盐酸吗啡与ctDNA作用的影响
• 7.3.5 亚铁氰化钾猝灭效应
• 7.3.6 荧光偏振
• 7.3.7 荧光猝灭机理
• 7.3.8 ctDNA的变性
• 7.3.9 结合常数和结合位点数
• 7.4 结论
• 参考文献
• 第八章 硫酸奎宁与ctDNA相互作用的光谱法研究
• 8.1 前言
• 8.2 实验部分
• 8.2.1 仪器与试剂
• 8.2.2 实验方法
• 8.2.2.1 吸收光谱测量
• 8.2.2.2 荧光光谱测量
• 8.2.2.3 阴离子猝灭实验
• 8.2.2.4 荧光偏振测量
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 QN和QD的荧光光谱特性
• 8.3.2 不同浓度ctDNA存在下QN的吸收光谱
• 8.3.3 不同浓度ctDNA存在下QN的荧光光谱
• 8.3.4 QN与ctDNA相互作用条件的优化
• 8.3.5 盐效应对QN与ctDNA作用的影响
• 8.3.6 KI猝灭效应
• 8.3.7 荧光偏振
• 8.3.8 结合常数和结合位点数
• 8.4 结论
• 参考文献
• 第九章 总结与后续工作
• 攻读博士期间发表的论文
• 致谢
• 个人简介
• 附录