生物大分子与药物分子相互作用的电化学研究

摘要

本文用电化学方法研究了抗癌药物厚朴酚、甲氨蝶呤、氨鲁米特、亚叶酸钙的电化学行为及其与生物大分子DNA的相互作用。利用层层自组装、电位沉积法等技术制备了不同的修饰电极，考察了介质种类及浓度、pH值，扫描速度对抗癌药物电化学行为的影响。通过循环伏安法、线性扫描法、差分脉冲法、计时电量法等电化学技术得到抗癌药物的动力学参数。研究了抗癌药物与DNA分子相互作用方式，计算得到结合常数和结合位点数。并通过光谱法进行了验证。
　　 1．用玻碳电极研究了厚朴酚的电化学行为，在0.1MPBS(pH7.0)溶液里厚朴酚于0.449V处产生一氧化峰，其电化学氧化过程为-电子-质子完全不可逆过程，电子转移系数(α)为0.441±0.001。在100-450mV/s扫描速度范围内厚朴酚在电极表面的电化学反应受表面控制，而在高扫速600-950mV/s时电极反应是扩散控制过程，相应的电化学速率常数(ks)为0.0760±0.0001s-1。扩散系数(D)和表面吸附量(Г)分别是(3.76±0.01)×10-7cm2/s和(2.98±0.01)×10-10mol/cm2。电化学方法与光谱法研究厚朴酚与DNA相互作用表明，厚朴酚与DNA以方式相结合，结合常数和结合位点数分别为1.14×105M-1和0.973。通过优化条件建立了厚朴酚的测定方法，线性范围分别为4.50×10-8-1.70×10-7M和3.00×10-6M-1.80×10-5M，检测限(S/N=3)为1.50×10-9M。
　　 2．利用层层静电自组装的方法制备了(DNA/CS)6/PGE电极，以亚甲基蓝作为电化学探针，用循环伏安和交流阻抗的方法对修饰电极进行了表征。甲氨蝶呤电化学行为研究表明，在40-200mV/s的扫速范围内，电极反应属于表面控制过程，而当增大扫描速度，甲氨蝶呤在电极表面的电化学反应为扩散控制过程。质子转移数与电子转移数之比为m/n=0.483。甲氨蝶呤与DNA的相互作用研究表明，甲氨蝶呤与DNA分子以插入模式为主，结合常数和结合位点数分别为6.31×105M-1和1.86。紫外光谱法和荧光光谱法得到的结果与电化学方法相同。建立了测定甲氨蝶呤的方法，其检测限为5.0×10-9M。
　　 3．制备了介孔材料SBA15修饰碳糊电极，循环伏安法对修饰电极进行了表征。氨鲁米特的电化学行为研究表明，氨鲁米特在0.078V和0.257V处有一对氧化还原峰，在0.791V处有一个单独的氧化峰。说明氨鲁米特的电化学行为是一个多峰的不可逆过程。在20-150mV/s的扫描范围内，氨鲁米特在电极表面电化学反应为表面控制，而在200-600mV/s的扫速范围内，电极反应是扩散控制过程，相应的电化学速率常数为2.41±0.01s-1，电极表面的扩散系数D为2.12×10-3cn12/s，表面浓度为(5.87±0.01)×10-11mo1/cm2。氨鲁米特与DNA分子的相互作用研究表明，氨鲁米特与DNA以插入模式相结合，结合常数和结合位点数分别为β=2.41×105M.1和m=1.69。通过优化条件建立了氨鲁米特的测定方法，线性范围分别为4.30×10-7M-8.60×10-6M和9.60×10-6M-1.08×10-4M，检测限(S/N=3)为4.62×10-9M。
　　 4．利用电沉积的方法制备了Nafion/Au/GCE电极，用循环伏安对修饰电极进行了表征。亚叶酸钙的电化学行为研究表明，亚叶酸钙在0.570V有一个氧化峰，其电化学氧化是一个完全不可逆的过程，电子数转移与质子转移数之比n:m=2:3。在20-180mV/s的低扫描速度范围内，亚叶酸钙的电化学反应受表面控制，电化学速率常数k。=0.516±0.001s-1。在200-600mV/s的扫描速度的范围，电化学反应为扩散控制。亚叶酸钙在Nafion/Au/GCE表面的扩散系数和电极表面吸附量分别为(2.44±0.01)×10-5cm2/S和(3.03±0.01)×10-10mol/cm2。亚叶酸钙与DNA相互作用研究表明，亚叶酸钙与DNA以静电力结合，结合常数β和结合位点数m分别为4.89×105M-1和1.83。优化实验条件建立了测定亚叶酸钙的方法，线性范围是6.42×10-6M-1.18×10-5M，检测限为2.04×10-8M。