2-(喹啉-8-氧甲基)苯并咪唑镉配合物的电化学及DNA键合性质研究.pdfVIP

化学工程师 C h e m i ca l E n g i n e e r 2 0 1 4年第 0 6期 斟 锛 芍 开 发 文章编号 1 0 0 2 1 1 2 4 2 0 1 4 0 6 0 0 0 1 0 3 2 喹啉 8 氧甲基 苯并 咪唑镉配合物的电化学及 DNA键合性质研 究 温会 玲 陈玉 燕 青岛科技大学 化学与分子工程学院 山东 青岛 2 6 6 0 4 2 摘 要 使用紫外可见光谱 循环伏安及微分脉冲伏安法对 2 一 喹啉 一 8 一氧甲基 苯并咪唑镉配合物与 D N A键合性质进行了系统的研究 结果表明 镉配合物可以作为 s s D N A和 d s D N A的结构识别探针 微分脉冲 伏安实验结果证明 该配合物有望用于 D N A的定量分析 关键词 镉配合物 D N A 紫外可见光谱 电化学性质 中图分类号 0 6 5 7 1 文献标识码 A E l e ct r o ch e mica l b e h a v io r a n d DN A b in d in g p r o p e r t y o f t h e C d H co mp l e x v it l I 2 一 q u in o l i n 8 一 y l o x y me t h y 1 b e n z i mi d a z o l e W EN Hui l in g CHEN Yu y a n C o l l e g e o f C h e m is t r y a n d Mo l e cu l a r E n g i n e e r i n g Q i n g d a o U n i v e r s i t y o f S ci e n ce T e ch n o l o g y Q i n g d a o 2 6 6 0 4 2 C h in a A b s t r a ct D N A b in d i n g p r o p e r t y o f t h e C d I I co m p l e x w it h 2 q u in 0 l i n 一 8 一 y l o x y m e t h y 1 b e n z im i d a z o l e h a v e b e e n s t u d ie d b y U V Vis s p e ct r a cy cl ic v o h a mme t r y a n d d if f e r e n t ia l p u l s e v o h a mme t r y T h e s t u d ie s s h o w t h e C d co mp l e x co u l d b e u s e d a s a p r o b e f o r r e co g n i t i o n o f s s DN A f r o m d s DNA Di ff e r e n t ial p u l s e v o h a mme t r y s t u d i e s in d i ca t e t h e co mp l e x co u l d b e u s e d t o a n a l y z e q u a n t it a t i v e l y DNA Ke y wo r d s C d co mp l e x DNA UV Vis s p e c a e l e ct r o ch e mical p mp e y 近年来 金属配合物作为 D N A分子识别的研 究取得了长足的进展 发现了一批具有 D N A特异 识别属性 的小分子配合物 为新型基因选择性药物 的筛选提供了重要信息 金属配合物已经广泛用于 D N A结构探针 D N A分子开关 D N A足迹试剂以及 D N A断裂试剂等研究领域 12 1 苯并咪唑类化合物与 金属配合物的研究一直是生物无机化学 医药及材 料科学等领域十分活跃的研究课题 引 本文用紫外 光谱 电化学方法研究 了 2 一 喹啉 一 8 一氧 甲基 苯并 咪唑镉配合物与 D N A的相互作用 结果表明 该配 合物可以作为 s s D N A和 d s D N A的结构识别探针 1 实验部分 1 1 仪器和试剂 收稿 日期 2 0 1 4 04一 O 1 基金项目 国家自然科学基金项 目 2 0 9 7 1 0 7 6 资助 作者简介 温会玲 1 9 7 0 一 女 实验师 2 0 0 6 年毕业于青岛科技大学 应用化学专业 硕 士研究生 现从事教学及实验 石墨粉 上海胶体化工厂 高效切片石蜡 上 海华灵康复器械厂 p H值为 4邻苯二甲酸氢钾标 准液 上海雷磁仪器厂 鲱鱼精 DN A d s DN A S ig m a 产品 使用前未进一步提纯 测得 A 8 0 1 8 0 表 示其纯度符合要求 d s D N A浓度以碱基对表示 通 过 2 6 0 n m 猢 6 6 0 0 L m o l cm 处吸光度确定 变性单链 D N A s s D N A 根据文献制备 引 所有溶液 都用二次蒸馏水制备 2 一 喹啉 一 8 一 氧甲基 苯并咪 唑 L 镉配合物 C d L C I H 0 1 晶体按文献方法合 成 其它试剂均为分析纯 C H I 8 3 2电化学分析仪 p H S 一 2 5型酸度计 三 电 极系统 饱 和甘汞电极 S C E 为参 比电极 铂片电极 为对电极 碳糊 电极为工作 电极 D Z F 一 1 5 0型真空 干燥箱 T U 一 1 8 1 0紫外 一可见分光光度计 1 2 紫外光谱 用 0 1 m o l I J H O A c N a O A c p H值为 4 0 缓冲 液稀释储备液 得到 4 6 0 x 1 0 m o l L 配合物溶 液 在含 4 6 0 1 0 mo l L 配合物溶液 中加人相同 量的 d s D N A s s D N A 摇匀 充分反应 在 2 0 0 9 0 0 n m 进行紫外光谱测定 温会玲等 2 一 喹啉 一 8 一氧 甲基 苯 并咪唑镉 配合物 的电化 学及 DNA键合性质研 究 2 0 1 4年第 o 6期 紫外滴定实验 配制 4 6 0 1 0 m o l L 配合物 溶液 准确量取 3 m L于石英 比色皿中 测定配合物 的紫外 光谱 逐次 向配合 物溶 液 中加入 一定 量 d s D N A或 s s D N A溶 液 摇匀充分反应后 分别测定 其紫外谱图 1 3电化学研究 在含 5 6 7 1 0 m o l L C d配合物的 0 1 mo l L H O A c N a O A c缓冲液 p H值为4 0 中 加入相同浓 度的 d s D N A或 s s D N A 充分反应 以碳糊 电极 为工 作电极进行电化学测定 在 5 6 2 1 0 m o l L 配合 物 中加入不同浓度 的 d s D N A 充分反应后 测定其 微分脉冲伏安 曲线 2 结果 与讨论 2 1 配合物与 DNA的相互作用 图 1为配合 物与 D N A相互作 用 的循 环伏 安 图 电位 厂 v a 5 6 7 x 1 0 mo l L 酉 合物 O 1 m o l L p H 4 0 H O A c N a O A c b a 3 5 0 x 1 0 m o l L d s D N A C a 3 5 0 x 1 0 s mo l L s s D N A 扫速 1 0 0 m V S 一 图 1 配合物与 d s D N A s s D N A相互作用的循环伏安图 F i g 1 C y cl i c v o h a m m o g r a ms o f co mp l e x i n t h e a b s e n ce a a n d p r e s e n ce o f d s D N A b a n d s s D N A C 配合物于 0 1 7 8 V出现一个氧化峰 其峰电流为 5 7 2 4 1 0 A 0 1 0 6 V出现 个还原峰 峰电流为 1 8 6 1 1 0 T A 氧化还原峰峰形 良好 A E p E p 一 E 呻 7 2 mV 3 0 7 由此可见 该氧化还原过程属 于不可逆 过程 与 d s D N A或 s s D N A充分反应后 氧化峰电流 明显减小 加入 s s D N A后峰电流更小 说 明其与 D N A发生 了相互作用 且与 s s D N A的作用更强 配 合物 的式 电位从 0 1 4 2 V负移 至 0 1 3 3 V和 0 1 2 8 V 见表 1 根据文献知 当电活性小分子与 D N A 发生 静 电作用时 电化学 电位 向负移动 产生嵌插作用 时 向正方向移动 由此说明 cd配合物与 D N A间 主要是静 电作用 此外 s s D N A暴露于外部的碱基 也可能与配合物发生了相互作用 使得 s s D N A与配 合物作用更强 配合物与 d s D N A和 s s D N A不同的 作用模式和作用强度 使 cd配合物有可能用于 DN A二级结构的识别 表 1 C d配合物 结合 D N A前后 的电化学参数 T a b 1 E l e ct r o ch e mica l d a t a of C d co mp l e x in t h e a b s e n ce a n d p r e s e n ce o f DNA E E EL AE l l I I 酉 合物0 1 7 8 0 1 0 6 0 1 4 2 0 0 7 2 5 7 2 4 1 8 6 1 3 0 7 配合物 d s D N A O 1 6 9 0 0 9 7 0 1 3 3 0 0 7 2 3 9 5 9 1 9 7 4 2 0 0 配合物 s s D N A 0 1 6 9 0 0 8 8 0 1 2 8 0 O 8 1 3 1 3 4 1 1 1 4 2 8 O 研究了加入 D N A前后 电位扫描速度对配合 物循环伏 安曲线的影响 结果表 明 无论 D N A是否 存 在 配合物 的氧化峰 电流都与扫速 成 良好 的 线性关系 说明配合物在电极上的电化学行为主要 受吸附控制 对于一个 吸附控制的不可逆过程 根据 L a v ir o n 公式 氧化峰电位 与扫速 之间存在如下关 系 7 凡 F I n R n F R撇 n I 删 是式电位 是电子转移系数 n是电化学过 程中转移 的电子数 k 是 电化学速率常数 以 E 对 作图 图 2 得到 E 0 0 2 6 2 1 n v 0 2 3 5 4 T 0 9 9 9 计算得到 a n O 9 6 3 7 则 n 1 9 3 说明该氧化过程是 一 个 2电子过程 对应于 C d C d 2 的过程 图 2 峰电位 邱 与 L n v关系图 F i g 2 P l o t o f p e a k p o t e n t i a l 邱 v e r s u s L n v 在 5 6 2 1 0 s mo l L 的 C d配合物中加入不 同 浓度的 d s D N A后 测定其微分脉冲伏安曲线 图 3 随着 d s D N A浓度 的增加 样品的峰 电流逐渐减 小 当 d s D N A浓度为 5 5 8 9 1 0 mo l L 时 样品的 氧化峰电流趋于稳定 说 明配合物与 d s D N A间的反 应达到饱和状态 2 0 1 4年第 o 6期 温会玲等 2 一 喹啉 一 8 一氧 甲基 苯 并咪唑镉 配合物的 电化学及 DNA键合性质研 究 o 3 l 媛 电位 v C D N 1 0 m o l L a 0 b 1 3 9 7 C 2 7 9 4 d 4 1 9 2 e 5 5 8 9 f 6 9 8 6 g 8 3 8 3 图 3 配合物微分脉冲伏安图 由图 5可见 在 配合物溶液 中加入 d s D N A或 s s D N A后 所有的吸收峰都未出现红移 说 明配合 物与 D N A间不存在嵌插作用 而是以静电作用为 主 所有吸收峰均产生减色效应 加入 s s D N A后减 色效应更明显 即配合物与 s s D N A的作用更强 该 结论与电化学研究结果一致 利 用 紫 外 滴 定 法 测 定 了 配 合 物 与 d s D N A 0 s s D N A的结合能力 图6 为配合物与 d s D N A紫外滴 定谱 图 Fig 3 Dif f e r e n t ia l p u l s e v o ha mmo g r a ms o f t he co mp l e x 将加入 d s D N A后配合物的氧化峰电流 p a 对 d s D N A的浓度做图 见图 4 0 l 2 3 4 5 6 7 C m0 l 图 4 配合物的氧化峰 电流与 D N A浓度的关 系 F ig 4 P l o t o f p e a k cu r r e n t I p a v e r s u s C DNA 由图4 可见 配合物的峰电流与 d s D N A浓度在 两个浓度区间呈 良好 的线性关系 线性关系式分别 为 1 0 7 A 2 4 0 9 4 C 9 9 4 y 0 9 9 9 9 1 0 7 A 一 0 3 4 1 2 C 4 1 0 6 7 y 0 9 8 3 因此 该配合物有望 用于 D N A的定量分析 2 2 紫外光谱法研究配合物与 D N A相互作 用 n m a 4 6 0 x 1 0 m o l L 酉 合物 b a 3 4 3 x 1 0 6 mo l L d s D N A C a 3 4 3 x 1 0 mo l L s s D N A 图 5 配合物与 D N A相互作用的紫外吸收光谱 F i g 5 U V v is s p e ct r a o f co mp l e x in t h e a b s e n ce a nd pr e s e n ce o f DNA 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 n m cd 1 0 m o l L 0 a 1 1 5 b 3 4 3 C 6 8 5 d 1 2 6 5 e 1 8 4 0 f 2 4 1 5 g 插 图 C D N 一 f C D N A 关 系图 图6 配合物与 d s D N A的紫外滴定谱图 F ig 6 UV v is t it r a t io n s p e ct r a o f co mp l e x 依据 方程 式 C D N A a C D N ff b 一8 f 1 a f 以 C 蹦 a 8f 对 cD N A 作 图为一直 线 直线方程为 y 5 0 2 5 4 x 2 5 9 6 6 y 0 9 7 5 5 斜率 与截距的比值即为结合常数 Kb d s D N A I 9 3 5 1 0 4 L mo l 同理得到 K b s s D N A 4 4 6 2 1 0 L mo l 结合常数的测定从实验数据上进一步证明配合物 与 s s D N A作用更强 3 结论 应用紫外光谱和电化学方法研究 了 2 一 喹啉 一 8 一氧甲基 苯并 咪唑镉配合物与 D N A的相互作 用 结果表明 该配合物可 以作为 s s D N A和 d s D N A 二级结构识别探针 微分脉冲伏安实验结果证 明 该配合物有望用于 D N A的定量分析 可能共存的 干扰物质对 D N A定量检测的影响将在后续实验中 进行 参考文献 1 U m a V K a n t h i m a t h i M We y h e r m u l l e r T e t a 1 O x i d a t i v e D N A cl e a v a g e me d ia t e d b y a n cw co p p e r I I t e r p y r i d i n e co m p l e x C r y s t a l s t r u ct u r e a n d D N A b i n d i n g s t u d i e s J J I n o r g B i o ch e m 2 0 0 5 下转第 2 6页 2 O 8 6 4 2 O 易 陈海杰等 水浴消解 一冷原子 荧光光谱 法测 定植物样 品中汞 2 0 1 4年第 O 6期 3 倍标准偏差计算方法检出限 同时考虑称样量和 稀释倍数 1 0 0 倍 方法检出限0 4 0 n g g 一 2 3 精密度 选取国家标准物质 G B WI O 0 1 4 圆 白菜 G B W1 0 0 1 5 菠菜 G B W1 0 0 2 0 柑橘 叶 平行称取 1 2 份 按照分析步骤 测定汞含量 计算相应的标准 偏差 结果见表 2 精密度在 3 1 4 6 4 9 之间 表 2 精密度结果 Ta b 2 Re s u l t s o f t he a ccu r a cy GB W1 0 0 1 4 9 5 7 9 0 6 9 5 7 1 0 6 0 1 0 0 9 l 1 1 1 6 4 9 l O 0 9 9 0 6 9 5 7 1 0 0 9 9 0 6 1 0 0 9 9 8 3 GB W 1 0 o1 5 2 O 3 5 2l 3 8 1 9 8 4 1 9 8 4 21 8 9 2 0 8 7 4 74 2 1 8 9 l 9 3 3 1 9 8 4 2 0 3 5 2 0 8 7 2 2 4 1 2 0 7 4 G B W1 0 0 2 0 1 3 8 3 4 1 4 3 0 0 1 4 6 6 3 1 4 5 0 7 1 4 1 9 6 1 5 0 2 5 3 1 4 1 5 1 8 1 1 3 8 3 4 1 4 4 0 4 1 3 8 3 4 1 44 5 6 1 3 9 8 9 1 4 3 5 2 2 4 植物样标准物质分析 对国家生物国家 级际准物质 G B WI O 0 1 2 玉米 G B WI O 0 1 4 圆白菜 G B w1 0 0 1 5 菠菜 G B W1 0 0 1 6 茶叶 G B W1 0 0 2 0 柑橘叶 G B W1 0 0 2 3 紫菜 G B W1 0 0 4 6 四川大米 中汞进行测定 表 3 结果与 标准值吻合 证明方法是可靠地 表 3 标准物质测量结果 T a b 3 Re s u l t s o f t h e s t a n d a r d r e f e r e n ce ma t e r ia l s 注 R E相对误差 2 5 加标 回收实验 选择国家一级标准物质 G B WI O 0 1 4 圆白菜 G B w1 0 0 1 5 菠菜 G B W1 0 0 1 6 茶叶 进行汞加标 回 收试验 见表 4汞回收率 9 4 4 9 8 7 表 4 加标回收试验结果 T a b 4 Re s u l t s o f t h e r e co v e r y o f t h e s a mp l e s 3 结论 实验建立 了逆王水水浴消解样品 S n C 1 还原 一 冷原子荧光光谱法测定植物样中的汞 样品消解速 度快 方法检 出限低 精密度好 经生物 国家一级标 准物质验证 方法准确可靠 参考文献 1 吴敏 水 浴消解 一原 子荧光光谱法 快速测定粮 食 中的微 量汞 J 粮食储藏 2 0 0 9 3 8 3 4 6 4 8 2 马生凤 孙德忠 巩爱 华 等 大管 回流消解 I C P MS测定 植物 样品中的 及其他痕量元素 J 矿物岩石地球化学通报 2 0 0 7 2 6 2 1 3 6 1 4 0 3 范凡 微波消解 一 原子荧光法测定植物扬中汞 J 岩矿测试 2 0 0 3 2 2 1 5 8 6 0 4 朱 字芳 微波消解 一氢化物原 子荧光法测定植 物扬 中汞和砷 J 环境监测管理与技术 2 0 0 9 2 1 3 5 2 5 3 5 牟仁祥 陈铭学 朱智伟 等 微波消解 一氢化 物发生 一原子荧 光光谱法测定大米中痕量汞 J 光谱学与光谱分析 2 0 0 4 2 4 2 2 3 6 2 3 7 6 李勇莲 微波消解 一冷原子荧光法测定大米中汞 计量与测试 技术 J 2 0 0 8 3 5 1 5 6 7 张锦茂 张勤 冷原子无色散原子荧光法测定地球化学样品中 的微量汞 J 岩矿测试 1 9 9 4 5 1 3 7 4 0 上接第 3页 2 j K o u Y T i a n J L i D e t a 1 S y n t h e s is s t r u ct u r e ma g n e t i c p r o p e r t ie s a n d D N Acl e a v a g e