核酸分子“光开关”及核酸光谱分析新方法研究

【摘要】：核酸分子“光开关”是一类Ru(Ⅱ)多吡啶配合物，它们在水溶液中没有荧光，而在有机溶剂或DNA存在条件下有荧光。本论文详细研究了核酸分子“光开关”的光谱性质，以荧光法和瑞利散射光谱法(RLS)研究了“光开关”与DNA的相互作用，并建立了一些核酸分析的新方法。主要内容如下： 1．以Ru(bpy)_2(dppx)~(2+)为例研究了核酸分子“光开关”在不同环境条件下的发射光谱。结果表明，溶剂的极性和质子提供能力是影响发光强度的重要因素。有机溶剂中水含量的增加会大大降低Ru(bpy)_2(dppx)~(2+)的发光强度，其荧光猝灭符合Perrin sphere模式。在GC碱基含量不同的核酸溶液中，Ru(bpy)_2(dppx)~(2+)的荧光光谱也有所不同。在此基础上，以Ru(phen)_2(dppz)~(2+)为例建立了胞外DNA测定的灵敏方法。 2．利用核酸分子“光开关”Ru(bpy)_2dppx~(2+)对抗癌药物阿霉素(ADM)与DNA之间的作用方式进行了研究。对体系荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和Scatchard图的研究均表明阿霉素是以插入的方式与核酸作用。与溴化乙锭(EB)相比，探针Ru(bpy)_2dppx~(2+)具有灵敏度高、毒性低、稳定性好、选择性好、使用方便等优点。 3．在pH=2～4的条件下，DNA对硫酸喹啉的荧光具有较强的猝灭作用，基于此建立了一种测定DNA的新方法。当DNA的浓度为0～700 ng·mL~(-1)时，荧光猝灭程度与DNA浓度呈线性关系，其线性回归方程为：ΔI_F=1.52118+0.11038c(ng·mL~(-1))，相关系数r=0.9985，检测限为5.9 ng-mL~(-1)。此方法成功地用于大肠杆菌提取的质粒DNA的测定。 4．研究了四个“光开关”配合物Ru(phen)_2dppz~(2+)、Ru(phen)_2dppx~(2+)、Ru(bpy)_2dppz~(2+)和Ru(bpy)_2dppx~(2+)与核酸相互作用的RLS光谱，建立了酸性条件下核酸分析的灵敏方法。在优化的实验条件下，四种“光开关”配合物的散射光强度都与DNA的浓度在一定范围呈线性关系，它们用于DNA测定的检测限分别为13.0ng·mL~(-1)，4.2ng·mL~(-1)，51.5ng·mL~(-1)和3.0 ng·mL~(-1)。本方法用于枯草芽孢杆菌提取质粒DNA的测定，获得满意结果。 5．在溶液中，“光开关”配合物在十二烷基硫酸钠(SDS)的表面聚集后，有很强的散射光。由于“光开关”与DNA之间有较大的结合常数(K_B≥10~6L·mol~(-1))，DNA的加入会使体系中“光开关”与SDS分离，散射光强度大大降低。体系RLS的降低与DNA的浓度呈线性关系，因此，利用RLS强度降低法可以进行DNA的定量测定。 6．研究两个新型Ru(Ⅱ)多吡啶配合物Ru(bpy)_2PIP(Ⅴ)~(2+)和Ru(bpy)_2PIP(Ⅳ)~(2+)与DNA相互作用的RLS光谱，两个配合物的散射光强度都与DNA的浓度在一 定范围呈线性关系。在优化的实验条件下，两个方法用于DNA检测的线性范围 分别为16一5120 ng·mL一’和26一4000 ng·mL一’，检测限分别为s.oZng·mL一’和10.6 ngmL一)。 7.研究了金属离子和DNA相互作用的RLS光谱。在酸性条件下，DNA可 以增强金属离子的RLS强度，特别是IB和llB族的金属离子。选用常见离子 cu2+用于DNA检测，在最佳实验条件下，测定DNA的线性范围和检测限分别 为40一4000 ngmL一’和11 .3 ngmL一’。此法用于枯草芽抱杆菌提取的质粒DNA的 测定，获得满意结果。