DNA-Cu(Ⅱ)自组装体在氧氟沙星对映体手性识别和拆分中的研究

摘要

DNA-金属离子自组装体具有独特的结构和功能，在药物传递、对映体识别、分子检测和生物催化等领域具有广阔的应用前景。本文在Cu2+与DNA特异性结合的基础上，系统地研究了DNA-Cu(II)自组装体对氧氟沙星对映体的手性识别和拆分特性，以及在氧氟沙星手性诱导下的结构形态的变化。
　　首先选取了三种具有典型碱基组成的寡聚核酸序列，d[G4C4(GC)2G4C4]、d[(GC)10]和d[(AT)10]（分别简称为G4C4、GC和AT），在研究Cu2+与不同寡聚核酸序列特异性结合作用的基础上，深入探索了Cu(II)-DNA复合物对氧氟沙星对映体的手性识别机理。实验结果表明，Cu2+能够显著增强富含GC的DNA序列对氧氟沙星对映体的手性识别和拆分能力。特别是含有连续鸟嘌呤的G4C4序列，当Cu2+/碱基摩尔比为0.25时，Cu(II)-G4C4复合物对外消旋氧氟沙星吸附分离后，渗透液中的对映体过量值和分离因子达到最大值，分别为49.1％和2.93（右旋体过量）。左旋氧氟沙星从小沟部位嵌入到G4C4两个相邻鸟嘌呤碱基之间，并与Cu(II)结合，而右旋氧氟沙星由于与DNA磷酸骨架之间存在较大的空间位阻，因此与G4C4具有相对较弱的结合作用。
　　其次基于多聚核酸分子结构形态的特性，研究了氧氟沙星对映体在Cu(II)配位作用下对两种天然的多聚DNA分子，藤黄微球菌DNA（ML DNA）和小牛胸腺DNA（CT DNA）构象的影响。多聚DNA-Cu(II)复合物与氧氟沙星对映体的结合是一个诱导契合过程。在氧氟沙星对映体诱导下Cu(II)-DNA复合物能够发生依赖于Cu2+/碱基摩尔比、对映体浓度和手性结构的构象变化。在特定的Cu2+/碱基摩尔比下，左旋氧氟沙星能够诱导Cu(II)-DNA复合物形成带有明显结节状结构的缩合物。
　　最后运用超滤离心技术和HPLC检测分别研究了藤黄微球菌DNA（ML DNA）和小牛胸腺DNA（CT DNA）及其Cu(II)复合物对氧氟沙星对映体的吸附容量以及在外消旋氧氟沙星拆分中的应用。多聚DNA及其Cu(II)复合物对氧氟沙星的吸附具有正协同性。其中当Cu2+/碱基摩尔比为0.1时，ML DNA-Cu(II)复合物对左旋和右旋氧氟沙星具有最大的饱和吸附容量，分别为0.34μmol/mg和0.28μmol/mg，在外消旋体吸附分离的渗透液中对映体过量值和分离因子分别达到65.6%和4.81（右旋体过量）。通过EDTA/Cu2+和pH值的可逆调节，可以实现Cu(II)-DNA手性选择剂的再生和重复利用。通过氧氟沙星的多次吸附操作，可以进一步提高溶液某种对映体的光学纯度。

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第一章 文献综述

1.1 DNA手性结构与对映体识别

1.2 DNA手性自组装材料的开发与应用

1.3生物大分子在手性药物拆分中的应用及发展前景

1.4本论文工作的提出

第二章 实验部分

2.1实验试剂和仪器

2.2实验方法

2.3仪器与表征

第三章 Cu(II)-DNA自组装体对氧氟沙星对映体的手性识别机理

3.1铜离子与寡聚核酸序列之间的特异性结合

3.2 Cu(II)-DNA复合物对氧氟沙星对映体的手性识别

3.3 Cu(II)-DNA复合物对氧氟沙星对映体的手性拆分

3.4本章小结

第四章 氧氟沙星对多聚DNA-Cu(II)复合物结构形态的手性诱导

4.1氧氟沙星对映体对多聚DNA分子构象的影响

4.2氧氟沙星对映体与Cu(II)-DNA复合物作用的热力学研究

4.3竞争性结合实验

4.4多聚DNA的Cu(II)复合物在氧氟沙星手性诱导下的缩合

4.5本章小结

第五章 多聚DNA-Cu(II)复合物对氧氟沙星对映体的手性拆分

5.1 Cu(II)-DNA复合物对氧氟沙星对映体吸附容量的研究

5.2 Cu(II)-DNA复合物对氧氟沙星对映体的吸附分离

5.3 Cu(II)-DNA复合物手性拆分剂的再生和重复利用

5.4氧氟沙星的多次吸附分离

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2本论文工作的创新点

6.3展望和建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢