1 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室, 四川 绵阳 621010中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
4 西南科技大学分析测试中心, 四川 绵阳 621010
5 四川轻化工大学化学与环境工程学院, 四川 自贡 643002
华法林作为口服维生素K拮抗剂几十年来广泛应用于治疗血栓类疾病。 因此针对华法林的物理化学性质的研究成为了人们的重点。 通过含时密度泛函理论(TD-DFT), 模拟了华法林分子在水溶液状态下与人血清蛋白结合过程中几种状态的紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)与荧光光谱, 研究不同状态在激发过程中的跃迁方式和电荷转移过程, 以及光谱的差异, 探究整个动力学过程的激发态变化机理。 结果表明, 华法林在水溶液中紫外-可见吸收光谱表现出双吸收现象, 双吸收现象主要由不同的激发态跃迁导致。 未去质子化前, 主要吸收峰波长为291 nm, 去质子化后, 吸收强度降低, 波长红移, 当华法林与血清蛋白结合后发生电荷转移导致吸收增益, 波长307 nm吸收峰强度最高。 通过计算第一激发态(S1)的结构和激发能模拟华法林不同状态的荧光光谱, 最初状态下荧光峰为360 nm, 去质子化后, 荧光强度降低, 波长红移, 结合后结构变化导致荧光增益。 根据华法林的荧光光谱变化情况, 说明其在整个动力学过程中存在不同的荧光发射过程。 通过分子前线轨道分析和电子-空穴分析研究整个动力学过程的电荷转移情况, 表明华法林单体的荧光发射过程为局域激发, 与蛋白质结合后荧光发射过程为电荷转移激发, 结合后的荧光增益特征使华法林可以作为荧光探针。 该研究揭示了华法林与蛋白结合过程中光谱变化机理, 为以后探究分子结合动力学过程提供新型研究手段和理论支撑。
华法林 人血清蛋白 光谱 含时密度泛函理论 分子动力学模拟 Warfarin Human Serum Albumin Spectroscopy TDDFT Molecular dynamic simulation 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2099
华南理工大学化学与化工学院, 广东 广州 510640
研究蛋白质水溶液的红外光谱(IR)谱时, 由于溶剂水的强吸收与蛋白质的吸收峰会发生严重重叠, 极大地干扰对蛋白质吸收峰的识别、 定性、 定量和结构分析。 尝试利用杂化光谱法扣除溶剂水峰。 采用双背景方法, 用空白ATR晶体(背景样品1)与ATR水层(背景样品2)合成了单光束杂化背景谱, 通过控制对背景样品1和背景样品2的扫描次数, 合成的单光束杂化背景谱中水的信号强度可任意调节, 成功实现了牛血清白蛋白(BSA)水溶液中溶剂峰的在线扣除。 与光谱差减技术比较, 杂化光谱扣除法具有显著的优势: 水3 400 cm-1峰强度接近于零, 1 700~1 800 cm-1区间得到近似平滑直线, 水1 640 cm-1峰彻底扣除, 观察到了高质量的酰胺I带吸收峰。 将杂化谱法获得BSA红外光谱二次微分, 得到蛋白质二级结构大量信息, 与文献报道高度吻合。 杂化光谱法应用到蛋白质热变性研究中, 成功获得没有溶剂水峰干扰的蛋白质红外光谱, 变性前后, 酰胺Ⅰ带光谱发生明显改变, 峰形变化显著, 吸收峰往低波数方向移动, 吸收强度显著减小。 杂化光谱ATR法扣除溶剂水峰简单、 易操作、 效果令人满意。
牛血清蛋白水溶液 溶剂水峰 杂化光谱法 双背景 Bovine serum albumin aqueous solution Water peak Hybrid spectroscopy Double background samples
广西民族师范学院化学与生物工程学院，崇左 532200
本文合成了配合物［Cu(pcba)2·(phen)(H2O)］ (pcba =对氯苯甲酸，phen = 1,10-邻菲罗啉)，该配合物属于三斜晶系，P1空间群，晶胞参数为a=0.790 98(2) nm,b=1.072 40(4) nm,c=1.487 19(6) nm,α=100.613(3)°,β=95.239(3)°,γ=108.334(3)°,Z=2,Dc=1.638 g·cm-3,F(000)=582,最终结构残差因子R1=0.035 9,wR2=0.089 1。采用紫外及荧光研究了配合物和人血清蛋白(HSA)的相互作用方式。结果表明，配合物静态猝灭HSA荧光，可求得配合物与HSA的猝灭常数Ksv=2.35×105 L·mol-1，猝灭速率常数Kq=2.35×1013 L·mol-1·s-1，结合常数为Ka=2.14×1013 L·mol-1，结合位点n=2.37。同时，研究了配合物对胃癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela和肝癌细胞HepG2的抗增殖能力。
配合物 铜金属配合物 人血清蛋白 对氯苯甲酸 铜(Ⅱ) HSA结合 细胞毒性 complex copper complex human serum albumi P-chlorobenzoic acid copper(Ⅱ) HSA binding cytotoxic activity
燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
提出了一种基于拉曼光谱和改进人工蜂群算法优化支持向量机回归(IABC-SVR)算法快速定量检测山羊血清蛋白含量的方法。 传统人工蜂群算法在数据区域规模较大时, 收敛速度逐渐减慢, 出现效率低、 精准度下降、 局部最优解概率高等问题。 所提出的算法解决了这些问题, 使算法在进化前期避免陷入局部最优解, 在进化中后期能够保持解的全局搜索能力。 常规测定血清蛋白总量的方法通常采用凯氏定氮法、 双缩脲法等, 但存在时效慢、 污染样本等缺点。 采用拉曼光谱法进行检测, 具有快速、 无损的优点。 以山羊血清为分析对象, 按一定体积比配置35组待测样本, 用拉曼光谱仪采集拉曼光谱, 光谱采集范围为300~1 300 cm-1, 采用基线矫正去除荧光背景, 使用Savitzky-Golay光谱平滑法对原始光谱进行平滑处理, 归一化处理光谱数据, 并对拉曼光谱特征峰进行归属。 实验结果表明, 拉曼光谱能够表征血清中主要化学集团的信息, 且由于官能团浓度差异, 光谱特征峰强度随浓度变化明显, 因此基于特征峰信息可以测定血清蛋白总量。 实验中, 以购买的山羊血清蛋白含量为基准, 通过配置样本的体积比得到各组待测血清样本的蛋白含量, 配置的单个液体样本体积为3 mL, 随机选取8组实验样本作为模型测试集, 剩余27组作为模型训练集。 以经过处理的光谱特征峰强度和对应的血清蛋白含量分别作为模型的输入值及输出值, 建立IABC-SVR, ABC-SVR和BP三种算法的定量模型, 对测试集血清蛋白总量进行预测。 最后通过均方差(MSE), 相关系数(r)与建模时间分别进行对比, 结果表明通过IABC-SVR建立的山羊血清蛋白定量矫正模型效果最佳, 模型的相关系数为0.990 27, 均方误差为0.244 3, 建模时间为1.9 s, 预测值方差均小于0.001 g·mL-1, 预测准确率为99.8%。 实验结果表明, 应用激光拉曼光谱技术结合IABC-SVR算法, 对快速定量检测山羊血清蛋白含量, 具有较高的准确率和稳定性。
激光拉曼光谱 血清蛋白 改进人工蜂群优化 支持向量机回归 定量分析 Laser Raman spectroscopy Serum protein Improved artificial bee colony optimization Support vector machine regression Quantitative analysis
1 重庆理工大学 光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆 400054
2 重庆理工大学 药物化学与分子药理学重庆市重点实验室, 重庆 400054
3 重庆能源职业学院, 重庆 402247
为了改善普通81°倾斜光纤光栅在生化检测中灵敏度低、检测极限不理想等问题，提出一种基于氧化石墨烯修饰腐蚀型81°倾斜光纤光栅的牛血清蛋白生物传感器，分析了该传感器的原理与传感特性.使用氢氟酸溶液腐蚀减小光栅直径，提高其对折射率的灵敏度，并用氧化石墨烯修饰光栅，然后将牛血清蛋白单克隆抗体固定于光栅表面，用于对牛血清蛋白的特异性检测.实验结果表明，氧化石墨烯集成腐蚀型81°倾斜光纤光栅生物传感器对牛血清蛋白的检测范围为0.15~15 nmol/L，检测极限为~0.165 nmol/L，其线性响应区域的灵敏度为~182 pm/（nmol·L-1），传感器的检测范围较氧化石墨烯集成标准直径81°倾斜光纤光栅有所降低，但其灵敏度提高了5.3倍，且检测极限有较大的改善.
光纤光学 倾斜光纤光栅 氧化石墨烯 牛血清蛋白 生物传感器 Fiber optics Tilted fiber grating Graphene oxide Bovine serum albumin Biosensor 光子学报
2019, 48(12): 1206001
1 北京工业大学生命科学与生物工程学院, 环境与病毒肿瘤学北京市重点实验室, 北京 100124
2 北京市工业技师学院食品中心, 北京 100023
选取几种天然抗氧化剂杨梅素、 桑色素、 辣椒碱、 甜菜碱作为研究对象, 运用荧光光谱法、 同步荧光光谱法以及三维荧光光谱法研究了几种抗氧化剂以及DPPH自由基与人血清蛋白相互作用, 结果表明辣椒碱、 甜菜碱、 VC不与人血清蛋白发生猝灭反应, 杨梅素、 桑色素、 DPPH均能够与人血清蛋白发生猝灭反, 反应均为形成了稳定复合物而导致的静态猝灭, 通过疏水作用力与HSA结合, 结合位点数均为1, 主要结合位点在色氨酸基团附近, DPPH与人血清蛋白猝灭过程改变了人血清蛋白结构的疏水性, 引起蛋白质构象发生变化, 而杨梅素、 桑色素与人血清蛋白相互作用未造成其构象发生了变化。 运用荧光光谱法研究了几种抗氧化剂抑制DPPH直接损伤人血清蛋白的能力, 杨梅素、 桑色素、 辣椒碱、 甜菜碱、 VC对DPPH损伤HSA的抑制率分别为25%, 18.30%, 85.38%, 4.02%和84.58%。 根据分子结构分析辣椒碱主要通过清除DPPH自由基作用从而抑制其损伤人血清蛋白, 根据二元体系反应结果可知杨梅素与桑色素三元体系反应过程中两种抗氧化剂与DPPH竞争结合位点, 因此杨梅素、 桑色素主要通过占据结合位点的方式抑制DPPH损伤人血清蛋白, 而甜菜碱既不能占据结合位点也不能清除自由基, 因而抑制能力最弱。 分析表明几种天然抗氧化剂的抑制能力与其分子结构中主要官能团结构密切相关。
天然抗氧化剂 DPPH自由基 人血清蛋白 荧光光谱法 Natural antioxidants DPPH free radical Humanserum albumin Fluorescent spectrometry 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3122
北京工业大学生命科学与生物工程学院, 环境与病毒肿瘤学北京市重点实验室, 北京 100124
日落黄是一种具有潜在危害性的人工合成色素。 选用人血清蛋白为研究对象, 利用荧光光谱法分析了日落黄对人血清蛋白荧光的猝灭作用, 确定了荧光猝灭反应的猝灭常数Ksv, 结果表明日落黄对人血清蛋白的荧光猝灭作用类型为静态猝灭。 运用同步荧光光谱法分析日落黄与人血清蛋白结合表明: 日落黄与人血清蛋白的结合靠近色氨酸附近, 引发色氨酸残基趋向伸展状态, 人血清蛋白的结构发生改变。 此外, 在模拟人体生理条件下选用10种不同的金属离子加入到日落黄和人血清蛋白的反应体系中, 运用三维荧光法检测金属离子对体系的影响, 结果表明Cu2+, Pb2+, Ni2+和Mn2+对猝灭过程有着促进作用, 其中Ni2+的影响最大, 增幅达 22.6 %; 而Fe2+和Zn2+对猝灭过程有着抑制作用, 抑制率达14.12%和14.2%。 本研究的实验方法适用于研究食品添加剂的毒性, 有助于保护食品安全, 维护人体健康。
日落黄 人血清蛋白 荧光光谱法 猝灭 金属离子 Sunset yellow Human serum albumin Fluorescent spectrometry Quenching Metal ion 光谱学与光谱分析
2018, 38(10): 3129
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
3 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
4 复旦大学 高分子科学系, 上海 200433
以牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)、氯金酸(HAuCl4)、NaOH等为原料,采用一锅合成法制备了牛血清蛋白-Au配合物(BSA-Au),观察到了样品的宽带红光荧光发射。通过库仑力作用将BSA-Au与表面带有正电荷的金纳米颗粒进行复合,对纳米复合物的吸收光谱及荧光光谱特性进行了研究。实验结果表明,在本实验条件下,金纳米颗粒虽然增强了复合物样品在可见光区域的光吸收,但对BSA-Au红光发光有猝灭作用。complexes and the Au nanoparticle@BSA-Au nanocomposites
牛血清蛋白 亚纳米尺度金簇 荧光光谱 bovine serum albumin sub-nm gold cluster photoluminescence spectra
1 浙江农林大学工程学院, 浙江 临安 311300
2 浙江农林大学林业与生物技术学院, 浙江 临安 311300
3 浙江农林大学理学院, 浙江 临安 311300
全氟辛酸(PFOA)与血清蛋白(SA)分子间作用分析法的建立及理论模建研究。 荧光光谱结合紫外光谱法研究PFOA与血清蛋白(HSA)分子间作用, 获得PFOA-HSA分子间作用的紫外-荧光特征谱, 紫外-荧光特征谱表明PFOA规律性降低了HSA紫外吸收和荧光强度, HSA最大发射波长明显发生蓝移, 表明PFOA与HSA发生了分子间作用, 根据双对数回归曲线方程得到结合常数, 定量说明PFOA与HSA之间存在中等强度的分子间作用力。 Van’t Hoff方程分析光谱数据得到 HSA与PFOA分子间作用的热力学参数ΔH>0, ΔS>0, ΔG<0, 依据Ross理论分析PFOA与HSA分子间作用, 表明二者主要通过疏水作用力和氢键发生分子间作用, 并且HSA与PFOA之间的分子间作用是自发过程。 同步荧光光谱解析出PFOA与HSA的分子间作用导致血清蛋白分子的微区构象发生改变, 使色氨酸残基位域构象发生改变。 建议偏振因子M, 通过荧光偏振光谱, 定量表征PFOA与HSA分子间作用。 基于光谱数据分析, 建立了PFOA 与HSA分子间作用的理论模型, 模建结果说明PFOA与HSA的分子间作用主要发生在HSA活性位点Sudlow’s sites I, HSA与PFOA分子间作用是自发过程。 光谱实验与理论模建结果基本一致, 可为全面了解生物大分子与全氟化合物之间的分子间作用以及研究微观毒理机制提供有益参考。
全氟辛酸 血清蛋白 光谱实验 理论模建 Pentadecafluorooctanoic acid Serum albumin Spectrum experiment Theoretical modeling
1 华南理工大学化学系, 广东 广州 510640
2 中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
3 中山大学生物无机与合成化学教育部重点实验室, 广东 广州 510275
卟啉是一种潜在有效的光动力治疗癌症的光敏剂, 部分已用于临床实验中。 人血清蛋白(HSA)是药物的运输载体, 详细研究两者的相互作用对于阐述卟啉类药物的药代动力学行为具有重要的意义。 合成了一种新型水溶性羧酸锌(Ⅱ)卟啉配合物(2-Zn), 并通过紫外可见吸收光谱、 荧光光谱、 圆二色(CD)光谱和分子对接模拟研究了其与人血清蛋白(HSA)的相互作用。 结果表明: 2-Zn以静态猝灭的方式猝灭了HSA的内源荧光, 通过计算得到其与HSA在298和310 K下相互作用的猝灭常数分别为1.96×104和1.37×104 L·mol-1、 结合常数分别为1.93×104和1.50×104 L·mol-1、 结合位点数均为1, 两者间的结合作用力以静电作用为主, 同时也存在氢键和疏水作用。 位点竞争实验表明2-Zn主要结合在位点Ⅱ处; 根据Forster非辐射能量理论得到两者的结合距离和能量转移效率分别为4.01 nm和0.163。 紫外吸收光谱, 同步荧光和CD光谱显示2-Zn与HSA的相互作用影响了HSA 的构象, 表现为α-螺旋的含量降低; 分子对接模拟结果表明2-Zn通过疏水、 静电和氢键作用嵌入HSA分子的亚结构域IIIA(site Ⅱ)的疏水腔内, 与位点竞争实验和热力学判据所得的结果相一致。
卟啉 锌 人血清蛋白 Porphyrin Zinc Human serum albumin (HSA) 光谱学与光谱分析
2016, 36(9): 2894
