铜配合物抑菌作用的研究及几种化学修饰电极的制备

摘要

本论文的研究内容主要分为两个部分：(1)微量热法研究氨基酸-邻菲咯啉-铜(Ⅱ)配合物对大肠杆菌作用，并对作用机理进行探讨；(2)制备了三种化学修饰电极分别用于抗坏血酸电化学催化检测、丙型肝炎病毒1b型核酸特异序列定量检测、过氧化氢酶固定。具体研究内容如下所述。
　　 (ⅰ)在第2章中合成了几种配合物[Cu(phen)(L-Ser)(H2O)Cl](1)、[Cu(phen)(Gly)(H2O)]Cl·3H2O(2)、[Cu(phen)(L-Ala)(H2O)]Cl·H2O(3)、[Cu(phen)(L-Phe)(H2O)]Cl·2.5H2O(4)、Cu(phen)2Cl2·6H2O(5)(phen=1，10-phenanthroline)。配合物1是一种未被报道的新型配合物，用X射线单晶衍射法对其结构进行了表征，该晶体为三斜晶系，P1空间群。a=6.8953(15)(A)、b=10.737(2)(A)、c=11.894(3)(A)，α=110.395(3)°、β=94.183(4)°、γ=100.540(3)°。随后用微量热法研究了五种配合物以及CuCl2(6)对大肠杆菌的作用。通过对热曲线分析得到热动力学参数：生长速率常数(k)、抑菌率(I)、半抑菌浓度(IC50)、传代时间(tG)。结果显示，这些化合物在低浓度时都能促进大肠杆菌生长，而高浓度时皆抑制大肠杆菌生长。这几种化合物对大肠杆菌的生长抑制作用顺序为5>1～2～3～4>6。
　　 (ⅱ)在第3章中进一步对CuCl2(1)、Cu(phen)2Cl2·6H2O(2)、[Cu(phen)(Gly)(H2O)]Cl·3H2O(3)、[Cu(phen)(L-Ser)(H2O)Cl](4)的抑菌机理进行研究探讨。研究从三个可能的影响因素入手，分别是不正常代谢造成铜在细菌体内积累、配合物与细菌体内DNA结合对核酸代谢的影响、配合物对细菌的DNA切割作用。用电感耦合等离子体.吸收光谱(ICP-AES)测量了铜在细菌体内的积累量，紫外-可见光谱法(UV-vis)研究了几种物质与DNA的作用模式与结合常数，凝胶电泳法(GE)研究了配合物的DNA切割活性。同时用电化学循环伏安法(CV)测量了配合物的Cu(Ⅱ)j/Cu(Ⅰ)氧化还原电位，研究表明氧化还原电位为配合物DNA切割活性的一个影响因素。以上因素很好地诠释了配合物的抑菌活性(2>3>4>1)。
　　 (ⅲ)在第4章中合成了一种新型的水杨醛类甘氨酸席夫碱双核铜(Ⅱ)配合物[Cu2(Sal-Gly)2(H2O)2]，并对其结构进行了表征。结果显示，[Cu2(Sal-Gly)2(H2O)2]晶体属于单斜晶系，P21/c空间群。配合物分子是由两个[Cu(Sal-Gly)(H2O)]单元组成。研究了不同电势范围下配合物在玻碳电极上的电化学聚合特性。当扫描电势达到1.4 V时，电化学聚合出现。修饰电极对抗坏血酸显示良好的电催化氧化特性，并用计时安培法对抗坏血酸进行检测，呈现出线性响应，线性范围为2-500μM，检测灵敏度为22.9 nAμM-1(R2=0.9998)，检测限为0.39μM(S/N=3)。该检测方法可以用来对药片中抗坏血酸的含量进行分析。
　　 (iv)在第5章中通过一种新策略，设计了一种非标记型电化学DNA传感器，用于对丙型肝炎病毒1b型特异核酸序列进行检测。首先，L-半胱氨酸(L-Cys)自组装固定到金电极表面，随后配合物[Co(phen)2Cl2]Cl与固定在电极表面的L-Cys发生配位反应生成[Co(phen)2(L-Cys)]。固定在电极表面的[Co(phen)2(L-Cys)]起到电化学指示剂与探针固定的双重作用。通过方波伏安法(SWV)对杂交信号进行检测，检测出的电信号强度与DNA浓度的对数值呈线性关系，线性响应范围为1 pM-1μM(R=0.99)。同时该传感器显示出良好的选择性，可以用来对DNA单碱基错配杂交进行鉴别。
　　 (v)在第6章中设计了一种基于金属离子螯合法固定蛋白质的新方法。首先电化学聚合苯胺(ANI)/邻氨基苯甲酸(OAA)得到在中性溶液中具有导电性的聚(苯胺-邻氨基苯甲酸)(PAOAA)共聚物膜，并对膜进行了SEM、EDS表征。随后膜负载Cu2+，Cu2+作为螯合离子通过配位作用固定过氧化氢酶(Cat)。用EDS测量了铜的负载量为0.49％。脉冲伏安法(DPV)研究了Cat在金电极表面的固定过程，显示随着ANI/OAA在电极表面聚合成膜、Cat在修饰电极表面固定，电极在10 mmol/L K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6(Fe(CN)63-/4-)溶液中的扫描峰电流由裸电极的121μA依次降到92.6、71.8μA.，表明电极表面修饰的PAOAA膜和固定的Cat阻碍了电荷的传递。电化学阻抗法(EIS)对固定过程中电极表面阻抗变化的研究也得到同样结论。用线性扫描伏安法(LSV)研究了固定到电极表面后Cat对H2O2的催化还原活性。最后以计时电流法(CA)作为检测手段，Cat修饰电极作为探针实现了对H2O2的定量检测，同时该电极显示出良好的重建性。