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共振瑞利散射法(ResonanceRaylei曲sattering,RRS)是近十几年迅速发展起来的一种新的分析技术,因其具有灵敏度高、选择性好、操作简便等显著特点而引起了广大分析工作者的关注。目前,该技术已广泛应用于核酸、蛋白质等生物大分子及痕量元素的分析。在此基础上,本文提出了一些测定核酸蛋白质以及金属离子的新体系,并对该技术在铝形态的分析以及无机离子诱导蛋白质聚集方面作了新的尝试和研究。从而进一步拓展和深化了共振瑞利散射的研究和应用领域。本文研究内容主要包括以下几个方面:1.Al(Ⅲ)-桑色素-表面活性剂体系共振瑞利散射法测定天然水和生物样品中的铝由于表面活性剂的存在,Al(Ⅲ)-桑色素(Morin)配合物的共振瑞利散射光谱(ResonanceRaylei曲sattering,RRS)急剧增强,并产生新的RRS光谱特征。加入几种不同种类的表面活性剂,如CTAB、CPC、TritonX-100和Tween-20产生的最大RRS峰分别位于476nm,489nm,474nm和473nm处。在一定浓度范围内,铝的浓度与RRS增强成正比。方法检出限(DL,3σ)在(0.50-1.2)×10-7mol/L之间。以Al(Ⅲ)-Morin-CTAB体系为例,考察了其相应的光谱特征,适宜的反应条件以及共存离子的影响。方法具有较高的选择性,并成功地用于合成样品和实际样品中铝含量的测定。文中还进一步讨论了不同表面活性剂增强效果与pH值之间的关系以及体系的反应机理。此外,根据Al(Ⅲ)-Morin-CTAB体系存在的两个最佳pH值,将该体系用于实际水样中铝的形态分析,并与Driscoll方法进行比较,结果相吻合。
2.用核酸作为共振瑞利散射探针间接测定Al(Ⅲ)离子研究了弱酸性条件下,Al(Ⅲ)-乙基紫(EV)-ctDNA体系的共振瑞利散射光谱。结果表明,EV与DNA之间的相互作用将导致散射强度急剧增强,加入Al(Ⅲ)之后,由于Al(Ⅲ)对DNA上磷酸基团的竞争作用,使得EV-ctDNA体系的共振瑞利散射强度急剧降低。分别在(0.1-2.5)×10-6mol/L和(0.3-4.5)×10-5mol/L范围内,加入的Al(Ⅲ)浓度与降低的RRS强度成正比。方法具有较高的灵敏度,其检出限为3.6×10-8mol/L。考察了其相应的光谱特征、适宜的反应条件以及反应机理。由于Al(Ⅲ)与核酸上磷酸基团有着较强的作用,因此,该方法能选择性地测定Al(Ⅲ)的浓度,用于合成样中铝含量的测定,回收率在88.0-106%之间。
3.硫堇-核酸体系共振瑞利散射法测定核酸研究了硫堇与核酸相互作用的共振瑞利散射光谱及其分析应用。在pH2.2的酸性缓冲溶液中,核酸能与硫堇反应形成新的配合物,从而引起RRS光谱急剧增强并产生新的RRS光谱。以ctDNA为例考察了其相应的光谱特征、影响因素和适宜的反应条件。ctDNA浓度在0-10.0μg/mL和yDNA浓度在0-15.0μg/mL时分别与散射强度成线性关系,检出限分别为3.5ng/mL(ctDNA体系)和4.9ng/mL(yDNA体系)。方法线性范围宽、灵敏度较高。同时考察了部分金属离子、核苷酸的影响,方法有着较好的选择性。用于合成样品和实际样品中核酸的测定,其中合成样品的回收率介于93.0-102%之间,实际样品的回收率介于88.0-106%之间。Scatchard方程讨论了染料和核酸之间的结合特性,并计算出它们的结合个数和结合常数分别为4.9和2.5×105mol-1dm3。
4.用硫酸阿米卡星作为共振瑞利散射探针识别和测定双链核酸在弱酸性溶液中,双链DNA与硫酸阿米卡星的相互作用能产生强烈的共振瑞利散射并出现新的RRS光谱,而对于RNA以及单链DNA却几乎无信号响应。基于硫酸阿米卡星对核酸的这种特异性,本文建立了一种测定双链DNA的高灵敏的方法。考察了体系相应的光谱特征、影响因素和适宜的反应条件。ctDNA浓度为0.02-12.0μg/mL时与散射强度的增强成线性关系,其检出限为2.5ng/mL。方法线性范围宽、灵敏度较高。本文同时研究了某些共存物质的影响,并用于合成样品中核酸的测定,获得了满意的结果。方法有望成为一种有效的用于识别和测定生物样品中DNA的分析方法。
5.磷钼杂多酸-蛋白质体系的共振瑞利散射光谱、倍频散射光谱和二级散射光谱及其分析应用利用共振瑞利散射光谱研究磷钼杂多酸与血清白蛋白相互作用的过程中,发现其结合会引起RRS、二级散射(SOS)和倍频散射(FDS)的急剧增强。它们的最大RRS峰、SOS峰和FDS峰分别位于470nm/470nm、350nm/700nm和940nm/470nm。文中对体系的适宜反应条件、影响因素以及散射强度与蛋白质浓度的关系进行了研究。方法有着较高的灵敏度,对于牛血清白蛋白(BSA)的检出限分别为10.2ng/mL(RRS法)、8.6ng/mL(SOS法)和14.9ng/mL(FDS法)。以RRS法为例考察了共存物质的干扰影响,并对蛋白质合成样品和实际样品进行分析,结果满意。
6.共振瑞利散射法研究铝对蛋白质的诱导聚集作用本文综述了蛋白质聚集的特点、毒性机制及影响因素;总结了近年来研究蛋白质聚集的进展。并首次利用共振瑞利散射法研究了铝对蛋白质的诱导聚集作用。在中性条件下,Al(Ⅲ)对蛋白质的诱导聚集作用将导致共振瑞利散射强度急剧增强,且散射强度的增强与铝离子浓度成非线性增强,根据散射强度与铝浓度的关系曲线,建立了利用共振瑞利散射法测定铝诱导蛋白质聚集的临界聚集浓度(criticalinduced-aggregationconcentration,CCIAC)的分析方法。根据CCIAC值的大小考察了各种因素的影响,结果表明溶液的酸度、阴离子的共存、盐效应以及溶剂效应等均对CCIAC值有着明显的影响。而对加入铝离子前后蛋白质的吸收光谱、内源荧光以及CD光谱的同时表征则表明Al(Ⅲ)是通过改变蛋白质的三级和二级构象而最终诱导蛋白质的聚集。本文的研究不仅有助于进一步认识和了解由Al(Ⅲ)引起的蛋白质聚集机理及铝的致毒机制,而且有助于发展有效的预防和缓解铝毒性的方法,并为寻找合适的药物治疗提供新的理论和定量依据。
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