六氮雜環(huán)銅配合物與DNA相互作用的研究及其修飾電極的分析應用.pdf

1、DNA是生物體遺傳信息的載體，具有存儲和傳遞信息的功能。對DNA的研究是生命科學研究中一個極其重要的方面。DNA是大多數(shù)抗癌，抗病毒試劑在體內(nèi)的主要靶向分子，而所有細胞和病毒中都含有DNA，DNA在生物遺傳中具有特殊功能，能否行使正常的遺傳功能依賴與其他分子的物理，化學相互作用。 小分子物質(zhì)，特別是一些藥物分子，與DNA的作用，影響到DNA的生理和物理化學性質(zhì)，改變了DNA的轉(zhuǎn)譯和復制。因此，研究小分子物質(zhì)與DNA的相互作用有助

2、于人們對DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的了解，并且對一些致癌化合物的致癌機理，抗癌藥物的藥理和毒性，以及新型藥物的設計合成方面都有很大的意義。在醫(yī)藥研究中，DNA與靶向分子相互作用的研究不僅對闡述一些抗腫瘤、抗病毒藥物及致癌物的作用機理，而且對進一步指導人工核酸的合成及DNA高級結(jié)構(gòu)的研究具有重要意義。 目前有很多方法應用于實驗室研究DNA與其他物質(zhì)的相互作用，比如：凝膠電泳分析，核磁共振，DNA足印分析，熒光分析，紫外可見光譜分析

3、以及黏度分析等。 基于上述事實和觀點，本文中首先對近年來人們關于具有生物活性的物質(zhì)和DNA相互作用的研究進行了概述和總結(jié)，然后研究了六氮雜環(huán)銅配合物與DNA相互作用的機理，并對六氮雜環(huán)銅配合物修飾金電極的電化學性質(zhì)及應用進行了研究。具體敘述如下： 第一部分：綜述 DNA的電化學研究已經(jīng)成為生物電化學的一個非常有生命力的研究領域。本部分主要綜述了DNA的電化學研究進展，DNA與其他靶向分子的相互作用以及DNA修飾電

4、極的制備及應用，包括修飾電極的理論和研究方法及在分析化學中的應用。確立了課題的立論依據(jù)，闡述了藥物分子與DNA相互作用在藥物篩選和生物分子化學中的重要理論和實際意義。 第二部分：六氮雜環(huán)銅配合物與DNA的相互作用 六氮雜環(huán)銅配合物是一種八面體，大環(huán)配合物，具有和B12和血紅素類似結(jié)構(gòu)，因此它具有抗氧化、抗腫瘤等廣泛的藥理作用，是我們選擇此配合物作為研究對象的理論依據(jù)。此配合物可以與DNA發(fā)生作用從而改變DNA的復制，阻礙

5、腫瘤細胞的增長。通過本部分對配合物與DNA的作用機理的研究，希望可以對抗癌藥物的藥理作用進行進一步的了解，并可以擴大到對此一類物質(zhì)的藥理作用的了解。 本部分內(nèi)容中主要通過紫外分光光度法，熒光光譜，粘度法，電化學方法和凝膠電泳法研究了該配合物與小牛胸腺DNA(CT-DNA)以及pBR322超螺旋DNA(scDNA)的相互作用。由紫外分光光度法得到的數(shù)據(jù)，可以計算出此配合物與CT-DNA的鍵合常數(shù)為(2.4±0.02)×104M-1

6、；在熒光光譜實驗中，當此銅配合物被加入EB-DNA體系時，出現(xiàn)熒光猝滅；粘度實驗中，隨著配合物濃度的增加，相對粘度降低。所有的實驗結(jié)果表明配合物與CT-DNA是通過非經(jīng)典或部分嵌插模式相互作用的。進一步研究發(fā)現(xiàn)，此六氮雜銅配合物在雙氧水和抗壞血酸同時存在時可以裂解scDNA。裂解的機理是羥基自由基氧化裂解。 第三部分：電化學方法檢測六氮雜環(huán)銅配合物裂解scDNA 凝膠電泳法檢測DNA裂解，發(fā)現(xiàn)此過渡金屬配合物可損傷DNA

7、，然而用凝膠電泳法檢測消耗時間長，DNA用量大。本部分實驗中作者利用電化學在檢測中的快速，簡單，低消耗量和檢測準確的優(yōu)點，進行新的探索-電化學方法檢測DNA的裂解。經(jīng)典的循環(huán)伏安法經(jīng)常被用作檢測DNA與配合物的相互作用，而用它檢測DNA的裂解是一種新的嘗試。通過循環(huán)伏安法和交流阻抗法檢測信號的改變可以判斷DNA的裂解。 第四部分：抗壞血酸和多巴胺在六氮雜環(huán)銅配合物修飾金電極上的電化學行為以及分析應用 抗壞血酸(AA)與幾

8、種神經(jīng)傳遞物質(zhì)一起廣泛存在于哺乳動物的腦組織中，如何選擇性的檢測AA一直是分析化學家關心的問題，在眾多的檢測方法中，電化學方法對生命科學有重要意義。多巴胺是一種普遍存在于哺乳動物腦組織的神經(jīng)傳遞素，并且常常與抗壞血酸共存。然而，在大多數(shù)固體電極上多巴胺和抗壞血酸的氧化峰有重疊，這將導致多巴胺的檢測不準確，因此很有必要發(fā)展一種快速、簡單的電化學方法來檢測多巴胺。我們用自組裝的方法將此配合物修飾在金電極表面，發(fā)現(xiàn)可以在抗壞血酸存在的條件下檢

9、測多巴胺。 在這一部分，用巰基自組裝方法修飾得到一個穩(wěn)定的銅配合物修飾金電極并研究了它的電化學行為。發(fā)現(xiàn)在Cu(Ⅱ)L-TCA/Au修飾電極上，修飾層中的銅配合物(Cu(Ⅱ)L)可以發(fā)生氧化還原反應。在0.05M磷酸緩沖溶液中(pH7.6)，Cu(Ⅱ)L出現(xiàn)了一對峰形很好的氧化還原峰，說明該反應是一個準可逆電化學過程，同時發(fā)現(xiàn)該修飾電極具有表面波的性質(zhì)。根據(jù)電化學方法得到修飾膜中的Cu(Ⅱ)L電子轉(zhuǎn)移系數(shù)是0.2，標準速率常數(shù)是

10、20S-1。 本文主要用循環(huán)伏安法和差示脈沖伏安法研究了抗壞血酸和多巴胺在六氮雜銅配合物自組裝修飾金電極上的電催化氧化反應。發(fā)現(xiàn)抗壞血酸和多巴胺的氧化峰電流在Cu(Ⅱ)L-TCA/Au修飾電極上遠遠大于在裸金電極上的氧化峰電流，并且過電位均有所降低。說明此自組裝修飾金電極上的銅配合物的確可以很有效地催化氧化抗壞血酸和多巴胺。并且此修飾電極也可以被用來很好的檢測實際樣品—橘汁中的Vc含量。實驗還發(fā)現(xiàn)當抗壞血酸存在并且濃度較大時，用