熒光探針在生物大分子與藥物結合機理中的研究與應用.pdf

1、藥物與生物大分子之間的結合機理和作用機理是藥學科學領域中一個重要的組成部分。藥物在人體中的結合部位和作用機理直接影響著藥物對疾病的治療作用。因此，在模擬人體環(huán)境條件下研究藥物與生物大分子的結合部位和作用機理是十分必要的，也可以確保人們用藥的安全、合理和有效。近年來光度法在有機分析和生命科學研究中的應用已呈上升之勢。從所發(fā)表的文獻來看，有機顯色劑的應用已從無機分析領域擴大到生命活性物質(抗體、核酸、蛋白質、氨基酸等)和環(huán)境污染物的形態(tài)分析

2、。然而，有些藥物與生物大分子結合沒有實驗現象或實驗現象不明顯，不能直接測得或推導出所需要的實驗數據。熒光探針法可以比較好地解決這個問題，熒光探針法就是利用加入的藥物與探針分子作用使得生物大分子或探針分子的熒光發(fā)生變化來研究藥物分子與生物大分子之間的作用機理，從而進一步了解藥物分子在人體中的作用機理。藥物的療效與其不良反應是矛盾的兩個方面，如何提高藥物的治療指數，是一個倍受關注的問題。近年來開展的靶向藥物研究，是將具有一定療效的藥物與合適

3、的載體，經化學方法結合為靶向藥物，根據機體某些生理功能的特性，有選擇性的將藥物傳遞到治療部位。從而增加了藥物的治療作用，減少了因藥物全身分布所產生的不良反應。目前所采用的載體大都為機體內源性或化學合成的大分子物質，如白蛋白、抗體、糖蛋白、葡聚糖或多聚氨基酸等。在應用方面都有特殊的要求，如溶解度、穩(wěn)定性、純度、內在毒性、降解性、抗原性以及與小分子藥物結合的難易程度等。 近年來，分子熒光探針被廣泛地應用在研究蛋白質等生物大分子接觸面

4、發(fā)生的表面誘導的構象變化。從生物藥物學的觀點看，血清白蛋白是血漿中最為豐富的蛋白質，它能與許多內源及外源性化合物結合，起到存儲與轉運的作用，白蛋白最重要的生物功能之一就是它運輸藥物的能力；并且進行了大量的表征白蛋白的結合能力和結合點的實驗。表征的過程是基于直接觀測白蛋白與其它物質結合而發(fā)生的物理化學性質的變化，直接分析法；或者是分離白蛋白與其它物質結合物觀察白蛋白發(fā)生的物理化學性質的變化，間接分析法。在直接分析法中，熒光分析法被廣泛地應

5、用并且被認為是優(yōu)于間接分析法(如平衡動態(tài)滲透法，超濾法凝膠過濾法)，這是因為它沒有破壞結合的平衡，最接近反應的真實存在。本論文利用熒光探針法研究藥物分子與生物大分子的結合部位和作用機理，從而進一步了解和研究藥物在人體中的作用機理和發(fā)揮藥效的途徑。主要是利用生物大分子、熒光探針分子和藥物分子之間的結合作用引起的熒光變化來研究反應的結合常數、結合部位、結合點數和能量轉移等參數，進而得到它們之間的作用機理。 論文第一章綜述了藥物分子與

6、生物大分子之間作用的研究與應用，及熒光探針法在該領域的應用及展望。 論文第二章根據伊文思藍(Evans blue，EB)對牛血清白蛋白(Bovine serum albumin，BSA)熒光的猝滅現象，利用熒光光譜和紫外-可見吸收光譜研究了伊文思藍猝滅牛血清白蛋白的反應。當用264nm激發(fā)時，牛血清白蛋白的最大發(fā)射波長位于340nm。伊文思藍與牛血清白蛋白相互作用，使牛血清白蛋白發(fā)生熒光猝滅，根據Stem-Volmer方程和熒光

7、壽命研究了熒光猝滅的類型及機理，其猝滅機理是靜態(tài)猝滅，即伊文思藍和牛血清白蛋白形成了一種穩(wěn)定的復合物。通過實驗求算了伊文思藍與牛血清白蛋白的結合常數KBSA．EB=1.122×106Lmol-1和結合點數，n=0.994。根據Fórster非輻射能量轉移理論，分別得到伊文思藍與牛血清白蛋白之間的能量轉移效率為0.276和距離為3.14nm。同時，根據同步熒光光譜得出牛血清白蛋白的熒光主要是由色氨酸殘基引起的。最后，實驗證明伊文思藍與牛血

8、清白蛋白之間的猝滅反應過程和猝滅機理與能量轉移有關。 論文第三章至第六章用伊文思藍作熒光探針分別研究了慶大霉素(gentamicin)，萬古霉素(vancomycin)，氨芐青霉素(ampicillin)，紅霉素(erythromycin)對牛血清白蛋白的競爭反應。伊文思藍與牛血清白蛋白作用，使牛血清白蛋白熒光發(fā)生猝滅，根據Stem-Volmer方程及熒光壽命研究了熒光猝滅的類型及機理。結果表明，猝滅類型為靜態(tài)猝滅，即伊文思藍和