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药物和生物大分子的化学发光法研究

曹伟  
【摘要】: 核酸和蛋白质是生命现象的物质基础,对于它们的研究已经成为生命科学的重要内容。核酸是生物的基本遗传物质,是一种十分重要的生物大分子,与生物的生长,发育以及癌变,突变等异常活动相关。蛋白质则是生物体含量最丰富的大分子物质,也是机体各种生理活动的物质基础。核酸和蛋白质的定量测定是生物化学和其它生物学科中经常涉及的分析任务,是临床检验中诊断疾病及检查治疗效果的重要指标,也是许多生化药物分离提纯中质量检验及食品检验中常见的分析项目。药物是用来预防、治疗疾病和帮助机体恢复正常机能的物质,药物分析在药物的生产、使用以及科学研究的过程中都发挥着重要的作用。定量测定药物和生物分子的方法很多,化学发光分析法由于具有灵敏、快速、仪器简单、操作方便、易于实现自动化等优点,已在生物、医学、环境、材料等领域得到了迅速的发展。本论文以化学发光法为主要研究手段,对核酸、蛋白质和抗生素等的分析方法进行了研究。 论文的第一部分综述了化学发光分析的基本原理、常用化学发光体系以及药物、生物分子化学发光分析的研究进展和发展趋势,共引用文献193篇。 在论文的第二部分中,研究了抗生素药物阿莫西林和苯酚的化学发光反应,建立了相应的分析方法并应用于实际样品的测定。在第一节中,研究了高锰酸钾与阿莫西林的化学发光反应,使用甲醛作为增强剂可大大提高化学发光的强度。在最佳实验条件下,建立了阿莫西林浓度与化学发光强度之间的线性方程,方法的检出限为1.5×10~(-8)g/mL,线性范围为2.0×10~(-8)~1.0×10~(-6)g/mL。方法成功地应用于药物和胶囊中阿莫西林的测定,结果满意。在第二节中,研究了高锰酸钾与苯酚的化学发光反应,并探讨了发光增强剂的影响。在最佳实验条件下,建立了苯酚浓度与化学发光强度之间的线性方程,苯酚浓度在5.0×10~(-9)~1.0×10~(-6)g/mL范围内与化学发光强度呈良好的线性关系,检出限达到3×10~(-9)g/mL。本法用于环境样品中微量苯酚的测定,结果与4-氨基安替比林分光光度法一致。对相关化学发光反应的机理进行了探讨。本部分的研究成果已发表在Luminescence和Spectrochimica Acta PartA上。 在论文的第三部分中,研究了抗生素药物青霉素G钾和氨苄西林的化学发光反应,建立了相应的分析方法并应用于实际样品的测定。在第一节中,研究了高锰酸钾与青霉素G钾水解产物的化学发光反应,使用甲醛作为增强剂可大大提高化学发光的强度。在最佳实验条件下,建立了青霉素G钾浓度与化学发光强度之间的线性方程,方法的检出限为7×10~(-8)g/mL,线性范围为1.0×10~(-7)~10×10~(-5)g/mL。在第二节中,研究了Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)与氨苄西林水解产物的化学发光反应,氨苄西林的降解产物可显著增强Ru(phen)_3~(2+)-Ce(Ⅳ)体系的化学发光强度。在最佳实验条件下,建立了氨苄西林浓度与化学发光强度之间的线性方程,氨苄西林浓度在2.0×10~(-7)~4.0×10~(-6)g/mL范围内与化学发光强度成良好的线性关系,检出限为2×10~(-8)g/mL。对相关化学发光反应的机理进行了探讨。部分研究成果已发表在Luminescence上。 在论文的第四部分中,研究了生物大分子蛋白质的化学发光反应,并建立了测定蛋白质的新方法。在第一节中,研究了高锰酸钾与蛋白质的化学发光反应,使用Ru(phen)_3~(2+)作为增强剂可大大提高化学发光的强度,同时对核酸有较高的允许量,建立了灵敏的选择性测定蛋白质的新方法。在最佳实验条件下,建立了蛋白质浓度与化学发光强度之间的线性方程,对BSA的检出限为2.5×10~(-7)g/mL,线性范围为6.0×10~(-7)~1.0×10~(-4)g/mL。本法用于实际样品中微量蛋白质的测定,并与紫外分光光度法进行对照,结果满意。在第二节中,研究了高锰酸钾与蛋白质的化学发光反应,使用甲醛作为增强剂可大大提高化学发光的强度。在最佳实验条件下,建立了蛋白质浓度与化学发光强度之间的线性方程,BSA的检出限为8.6×10~(-8)g/mL,线性范围为4.0×10~(-7)~1.0×10~(-4)g/mL。本法用于实际样品中微量蛋白质的测定,并与紫外分光光度法进行对照,结果满意。 论文的第五部分研究了银纳米粒子对化学发光反应的影响,建立了测定核酸和氨基酸等的新方法。在第一节中,研究了银纳米粒子对Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)化学发光体系的催化作用,试验了银纳米粒子的粒径、用量等对发光强度的影响。在第二节中,研究了银纳米粒子-Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)化学发光体系测定核酸的方法及应用,核酸的存在会增强银纳米粒子-Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)发光体系的发光强度,椐此建立了灵敏的测定核酸的化学发光新方法。在最佳实验条件下,建立了DNA浓度与化学发光强度之间的线性方程,DNA浓度在1.0×10~(-7)~1.0×10~(-5)g/mL范围内与化学发光强度成线性关系。检出限为3×10~(-9)g/mL。在第三节中,研究了银纳米粒子-Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)化学发光体系测定酪氨酸的方法及应用,酪氨酸的存在会使银纳米粒子-Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)发光体系的发光强度降低,椐此建立了灵敏的测定酪氨酸的化学发光新方法.在最佳实验条件下,建立了酪氨酸浓度与化学发光强度之间的线性方程,测定酪氨酸的线性范围为1.0×10~(-8)~1.0×10~(-6)g/mL,检出限达到5×10~(-9)g/mL。在第四节中,研究了银纳米粒子-Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)化学发光体系测定吲哚乙酸的方法及应用,吲哚乙酸的存在会使银纳米粒子-Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)发光体系的发光强度降低,椐此建立了灵敏的测定吲哚乙酸的化学发光新方法。在最佳实验条件下,建立了吲哚乙酸浓度与化学发光强度之间的线性方程,测定吲哚乙酸的线性范围为1.0×10~(-8)~6.0×10~(-7)/mL,检出限为9×10~(-9)g/mL。在第五节中,对相关化学发光反应的机理进行了探讨。 本论文的主要特点和创新点: 1.研究发现,甲醛对高锰酸钾-阿莫西林、苯酚等的化学发光反应具有明显的增强作用;本身不产生化学发光的抗生素药物(青霉素G钾、氨苄西林),其水解产物在高锰酸钾-甲醛和Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)体系中也产生灵敏的化学发光。椐此建立了上述三种抗生素药物和苯酚新的分析方法。方法具有操作简便、快速、线性范围宽、灵敏度高等特点。 2.研究发现,Ru(phen)_3~(2+)和甲醛对高锰酸钾-蛋白质的化学发光反应具有明显的增强作用。椐此建立了化学发光法测定蛋白质的新方法。方法具有简便、快速、灵敏度高、选择性好等特点,而高锰酸钾-Ru(phen)_3~(2+)化学发光体系能允许核酸存在下选择性测定蛋白质。 3.研究发现,银纳米粒子对Ce(Ⅳ)-Ru(phen)_3~(2+)化学发光反应具有明显的催化作用,并建立了测定核酸、氨基酸和吲哚乙酸新的化学发光法。该方法具有操作简便、快速、线性范围宽、灵敏度高等特点。本研究拓展了纳米技术在化学发光分析中的应用,丰富了化学发光分析技术,因而具有重要的理论意义和实用价值。


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