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生物大分子与环境生物微粒的光学信息解析及应用

陈绍芬  
【摘要】:本文主要以吸收、荧光、散射等表征方法对生物大分子和生物微粒进行定性和定量表征,对产生的光谱信号的本质和机理进行了解析,从中获取有用的信息,为其在临床、生化、环境等领域的应用提供理论和实验依据。 荧光信号总是伴有散射信号,在荧光分析中光散射常常被认为是干扰信号。为了研究在荧光分光测定时光散射和荧光之间的联系,我们在实验中观察到,具有荧光的分子,特别是一些具有很小Stokes位移或激发和发射光谱重叠的有机小分子(OSMs),其荧光光度计测定的共振光散射信号中常含有荧光信号。考虑到OSMs作为结合客体在探测生物大分子和环境中受体的重要作用,本文使用偶氮染料木质素桃红(Lignin Pink,LP)为例,讨论了通过同步扫描荧光分光光度计的激发和发射单色器所获得的有机染料小分子的光散射和荧光发射性质。表明LP有四个发射峰,表现出不同的特征;其中282.0nm,346.0nm处的峰归属为共振光散射增强峰,而420.0nm和570nm处的信号是由散射和荧光共同组成的。紫外可见分光光度法(UV-vis)和动态光散射(DLS)测定显示LP没有聚集的趋势,而其强的RLS信号应该来自于LP在水溶液中大的水合直径。该研究为了解有机染料小分子的光发射信号与分子结构、功能的关系,及作为探针分子与生物大分子相互作用的研究具有一定的指导意义。 研究了木质素桃红与蛋白质相互作用的共振光散射特征。在酸性条件下,LP与蛋白质结合后产生增强的共振光散射信号,最大散射峰位于282.0nm,346.0nm,420.0nm以及570.0nm处,且RLS增强程度与蛋白质浓度在一定范围内呈线性关系。对BSA和HAS的检出限(3σ)分别为39.0ng/mL和22.3ng/mL。在此基础上建立了一个新的测定蛋白质的RLS法,方法简便、迅速,成功用于尿样中蛋白质的测定。 针对生物微粒的大小、形态、刚性、折光指数及其内部结构,本文应用了光散射(包括共振光散射、偏振散射及动态光散射等)分析技术,对细菌、细胞等生物微粒进行了研究: 1)在波长308.0nm处,光散射强度(△I_(LS))与啤酒酵母(S.cerevisiae)浓度在2.0×10~4-2.0×10~6


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