鏑氨基酸(Tyr,Trp)咪唑配合物的合成與抗菌性能研究

劉杰鳳 韓寒冰 周天

摘要：為了開發(fā)高生物活性的稀土氨基酸配合物抑菌劑，在酸性乙醇介質(zhì)中，合成了稀土鏑（Ｄｙ３＋）氨基酸（Ｔｙｒ，Ｔｒｐ）咪唑三元配合物，由其一般性質(zhì)、熒光性能及紫外吸收光譜得到初步確認。以Ｄｙ３＋、咪唑及鏑氨基酸二元配合物為對照，研究了鏑氨基酸咪唑三元配合物的抑菌性能。結(jié)果表明，鏑氨基酸二元及鏑氨基酸咪唑三元配合物對大腸桿菌及金黃色葡萄球菌均有不同程度的抑制作用，咪唑參與配位后，更加強了配合物的抗菌性能，當兩類配合物濃度≥８ ｇ／Ｌ時，對兩種供試菌均有較強的抑制作用；鏑酪氨酸配合物抑菌作用較鏑色氨酸配合物強，其最低抑菌濃度可低至２～４ ｇ／Ｌ。

關(guān)鍵詞：鏑；稀土配合物；酪氨酸；色氨酸；咪唑

中圖分類號：Ｏ６２１．３＋９１ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）16－3310-03

Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｂａｃｔｅｒｉｏｓｔａｓｉｓ ｏｆ Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｏｆ Ｄｙ３＋ ｗｉｔｈ Ａｍｉｎｏ Ａｃｉｄ （Ｔｙｒ，Ｔｒｐ）

ａｎｄ Ｉｍｉｄａｚｏｌｅ

ＬＩＵ Ｊｉｅ－ｆｅｎｇ，ＨＡＮ Ｈａｎ－ｂｉｎｇ，ＺＨＯＵ Ｔｉａｎ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａｏｍｉｎｇ ５２５０００， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｏｆ Ｄｙ３＋- ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ （Ｔｙｒ，Ｔｒｐ） ａｎｄ Ｄｙ３＋-ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ （Ｔｙｒ，Ｔｒｐ）-ｉｍｉｄａｚｏｌｅ ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｉｎ ａｃｉｄｉｃ ｅｔｈｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ＵＶ ｓｐｅｃｔｒａ， ｐｈｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉｏｓｔａｓｉｓ showed that ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｈａd ｖａｒｙｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉｏｓｔａｓｉｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ａｎｄ Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ； ｔｈｅ ｂａｃｔｅｒｉｏｓｔａｓｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｅｒｎａｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ waｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｂｉｎａｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ. Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｅｘｃｅｅｄed ８ ｇ／Ｌ， ｉｔ ｃould ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｒｅｓｔｒａｉｎ the ｔｗｏ ｓｔｒａｉｎｓ． Ｔｙｒ－ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ had better ｂａｃｔｅｒｉｏｓｔａｓｔｉｃ activity the Trp-complexes，ｔｈｅ minimum inhibitory ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ could be in the ｒａｎｇe ｏｆ ２~４ ｇ／Ｌ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｙｓｐｒｏｓｉｕｍ； ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ； Ｌ－ｔｙｒｏｓｉｎｅ； Ｌ－ｔｒｙｐｌｏｐｈａｎ； ｉｍｉｄａｚｏｌｅ

稀土氨基酸配合物是以稀土金屬離子為中心，以氨基酸的羧基為配位基團形成的一種配合物。自２０世紀末稀土氨基酸配合物獨特的生物活性被發(fā)現(xiàn)以來［１，２］，稀土氨基酸配合物的研究一直都是生物無機化學(xué)領(lǐng)域的熱門研究內(nèi)容。研究者發(fā)現(xiàn)，多數(shù)稀土氨基酸配合物均具有殺菌、消炎、抗凝血和降血糖、抗癌等生理作用［３－７］。當選擇具有抑菌性能的配體與具有較好生理生化性能的稀土絡(luò)合，能發(fā)生協(xié)同作用使其抗菌活性得到提高。氨基酸是生物體內(nèi)蛋白質(zhì)組成的基本單位，當稀土離子與氨基酸形成配合物用作抑菌劑時，具有殺菌能力強，抑菌譜廣，溶液酸性接近生理ｐＨ值等優(yōu)點，并且能避免直接利用稀土氧化物或稀土離子對生物體或細胞的氧化損害作用。盡管人們已對稀土氨基酸配合物開展了廣泛的研究，但此類配合物的實際應(yīng)用還受諸多限制，且目前對稀土氨基酸的三元或多元配合物的研究還不多，所以研究開發(fā)具有較強生理功能的稀土氨基酸三元配合物具有實際意義。在前期工作的基礎(chǔ)上［８］，以酪氨酸或色氨酸為第一配體、咪唑為第二配體，合成了鏑氨基酸二元配合物和鏑氨基酸咪唑三元配合物，并對其抑菌性能進行了研究。

１材料與方法

１．１主要試劑和儀器

氧化鏑（Ｄｙ２Ｏ３），高純試劑；酪氨酸（Ｔｙｒ），色氨酸（Ｔｒｐ），咪唑（Ｉｍ），生化試劑；牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；金黃色葡萄球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ），大腸桿菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ），廣東省微生物研究所提供。

ＵＶ－３０００紫外透射分析儀，珠海黑馬醫(yī)學(xué)儀器有限公司；ＴＵ－１８１０紫外可見分光光度計，北京普通分析儀器廠；ＬＳＳ型熒光光譜儀，美國ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ公司。

１．２配合物的合成

１．２．１鏑氨基酸二元配合物的合成使鏑氧化物與適當過量的鹽酸反應(yīng)生成氯化鏑鹽，然后按

ｎ（ＤｙＣｌ３·６Ｈ２Ｏ）∶ｎ（ＡＡ＝Ｔｙｒ，Ｔｒｐ）＝１∶３配比投料。先準確稱取一定量的ＤｙＣｌ３·６Ｈ２Ｏ和氨基酸，分別溶于９５％乙醇溶液中，氨基酸溶解時需用１ ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ將溶液調(diào)至ｐＨ值為３左右，然后將氯化稀土鹽與氨基酸溶液混合，６０～６５ ℃下加熱攪拌回流，反應(yīng)約３．０～４．０ ｈ后，轉(zhuǎn)移至水浴中緩慢蒸發(fā)濃縮、真空干燥后，得白色固體配合物。

１．２．２鏑氨基酸咪唑三元配合物的合成按ｎ（ＤｙＣｌ３·６Ｈ２Ｏ）∶ｎ（ＡＡ＝Ｔｙｒ，Ｔｒｐ）∶ｎ（Ｉｍ）＝１∶３∶１配比投料。先準確稱取一定量的ＤｙＣｌ３·６Ｈ２Ｏ和氨基酸，按上述方法溶解，將兩溶液混合。６０ ℃左右水浴攪拌回流１．５ ｈ后，加入咪唑乙醇溶液，繼續(xù)攪拌回流，反應(yīng)約５．０ ｈ，轉(zhuǎn)移至水浴中緩慢蒸發(fā)濃縮、真空干燥后，得白色固體配合物。

１．３稀土配合物的抑菌試驗

１．３．１抗菌性試驗分別將配體、氯化鏑鹽及其二元和三元配合物配成濃度為２０ ｇ／Ｌ的溶液，滅菌后，各?。?ｍＬ與３０ ｍＬ已滅菌的培養(yǎng)基混合，倒平板，涂布法分別接種０．１ ｍＬ稀釋倍數(shù)為１０５的供試菌懸液，以不添加鏑化合物的培養(yǎng)基作對照，觀察３７℃下菌落生長情況，并由培養(yǎng)４８．０ ｈ的菌落數(shù)（ＣＦＵ）計算抑菌率（ＩＲ，％）：

ＩＲ＝［（對照生長菌落數(shù)－含藥品的生長菌落數(shù)）／對照生長菌落數(shù)］×１００％

１．３．２最低抑菌濃度（ＭＩＣ）測定將濃度為１６ ｇ／Ｌ的稀土配合物溶液進行倍比稀釋成８、５、２、１ ｇ／Ｌ ５個濃度梯度，各?。?ｍＬ與３０ ｍＬ培養(yǎng)基混合，涂布法接種０．１ ｍＬ稀釋倍數(shù)為１０５的供試菌懸液，３７ ℃培養(yǎng)４８．０ ｈ，以“不長菌”的最低稀釋濃度定為最低抑菌濃度（ＭＩＣ）。

１．３．３抑菌圈大小的測定分別配制最低抑菌濃度的稀土配合物溶液，無菌操作下，將直徑為１３．０ ｍｍ濾紙片浸入上述溶液中１０ ｍｉｎ。涂布法接種０．１ ｍＬ稀釋倍數(shù)為１０５的供試菌懸液，待平板上菌液稍干后，取藥物濾紙片放置于平板中央。３７ ℃培養(yǎng)２４．０ ｈ后測量抑菌圈直徑。

２結(jié)果與分析

２．１鏑配合物的物理性質(zhì)及熒光性能

鏑稀土鹽及其配合物均是白色粉末狀，但配合物溶解性能明顯區(qū)別于稀土鹽，稀土鹽易溶于水，可溶于無水乙醇；而配合物微溶于無水乙醇及微溶于水，易溶于二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）和二甲基亞砜（ＤＭＳＯ）。

稀土鹽及其配合物在紫外透射分析儀下檢測發(fā)現(xiàn)，其均發(fā)出鏑相應(yīng)離子Ｄｙ３＋的特征熒光黃綠熒光，但鏑氨基酸咪唑三元配合物發(fā)射的熒光明顯減弱。鏑酪氨酸二元及鏑酪基酸咪唑三元配合物的熒光光譜圖見圖１。由圖１可見，Ｄｙ３＋及其配合物均可以觀察到波長為４８４ ｎｍ、５７７ ｎｍ熒光譜線，它們分別是Ｄｙ３＋的 ４Ｆ９／２→６Ｈ１３／２、４Ｆ９／２→６Ｆ１５／２躍遷。Ｄｙ３＋-Tyr二元配合物熒光明顯比相應(yīng)的鹽強，這是因為離子和配體的能量匹配程度好，配體能量向中心離子傳遞的緣故。但Ｄｙ３＋-Tyr-Im三元配合物熒光較弱，這除了稀土離子的發(fā)光特性敏銳地受到周圍環(huán)境的影響有關(guān)外，還與配合物中心離子Ｄｙ３＋含量大輻度降低有關(guān)。

根據(jù)鏑化合物的一般性質(zhì)及熒光特性，參照已有的工作基礎(chǔ)［８］，初步認為鏑離子已與配體鍵合。

２．2鏑配合物的紫外吸收光譜

以二甲基亞砜為溶劑，濃度為5 mL/L左右，在紫外可見分光光度計下掃描了鏑氯化物、酪氨酸、色氨酸、咪唑及相應(yīng)配合物的吸收光譜（２００～８００ ｎｍ），其最大吸收峰的特征波長列于表１。吸收光譜表明，以上化合物在紫外光區(qū)均有最大吸收，但在可見光區(qū)幾乎無光吸收。Ｄｙ３＋-Tyr，Trp二元與Ｄｙ３＋-Tyr，Trp-Im三元配合物的最大吸收波長λｍａｘ與咪唑及相應(yīng)氨基酸相比均有不同程度的改變，表明鏑稀土鹽與配體均有成鍵作用，而合成產(chǎn)物吸收峰值相近且與其對應(yīng)鹽酸鹽不同，說明形成了結(jié)構(gòu)相似的新配合物［３，８］。

２．3鏑配合物的抑菌性能

２．3．１鏑配合物的抑菌性能判斷氯化鏑鹽及相應(yīng)的配合物、咪唑的抑菌試驗結(jié)果見表２。表２表明，在濃度為２０ ｇ／Ｌ時，稀土鏑化合物及其配合物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的菌落抑制率均達到１００％。而咪唑?qū)Υ竽c桿菌和金黃色葡萄球菌的菌落抑制率分別為８７.0％和５３．２％，說明氯化鏑鹽及其配合物的抑菌能力比咪唑強。

２．3．２鏑配合物的最低抑菌濃度根據(jù)抑菌試驗結(jié)果，將用藥濃度配成質(zhì)量濃度為１６ ｇ／Ｌ的溶液，倍比稀釋成５個濃度梯度進行試驗，以確定最低抑菌濃度，結(jié)果見表３。表３結(jié)果表明，鏑酪氨酸咪唑三元配合物的最低抑菌濃度低至２ ｇ／Ｌ；同一種配合物，對不同的微生物的抑制作用也不同，鏑氨基酸配合物對大腸桿菌的抑制作用比作用于金黃色葡萄球菌強。當鏑氨基酸配合物的濃度≥８ ｇ／Ｌ時，均對兩種供試菌的生長產(chǎn)生較強的抑制作用。稀土配合物的抑菌活性隨稀土配合物的濃度增加而增強，而咪唑參與配位后，又增強了稀土配合物的抑菌作用。

２．3．３鏑配合物的抗菌性能比較為了進一步了解配合物的抗菌性能，研究以抑菌圈大小為依據(jù)比較了鏑配合物的抗菌能力。以抑菌圈直徑對培養(yǎng)時間作圖，結(jié)果見圖２及圖３。由圖２、圖３結(jié)合最低抑菌濃度試驗結(jié)果可知，試驗菌在培養(yǎng)３６．０～７２．０ ｈ內(nèi)對鏑配合物的敏感性最大；大腸桿菌對鏑配合物的敏感程度比金黃色葡萄球菌高；配體不同，抑菌作用有較大的差異，酪氨酸配合物較色氨酸配合物強；鏑氨基酸咪唑三元配合物普遍較鏑氨基酸二元配合物的抑菌能力更強、更持久，顯示鏑氨基酸咪唑三元配合物在殺菌、消炎等應(yīng)用方面具有很大的潛在應(yīng)用價值。

３結(jié)論

合成了鏑氨基酸（Ｔｒｐ，Ｔｙｒ）二元及鏑氨基酸（Ｔｒｐ，Ｔｙｒ）咪唑三元配合物，并由其溶解性能、熒光性能及紫外吸收光譜得到初步確認。通過抑菌活性試驗發(fā)現(xiàn)：

１）鏑配合物具有較好的抗菌功效，其抑菌活性比氯化鏑鹽及配體咪唑強，鏑氨基酸咪唑三元配合物的抑菌活性優(yōu)于鏑氨基酸二元配合物。

２）鏑配合物濃度≥８ ｇ／Ｌ時，對兩種供試菌均有較強的抑制作用。

３）不同氨基酸配體，抗菌性能有一定差異，酪氨酸配合物優(yōu)于色氨酸配合物，其最低抑菌濃度可低至２～４ ｇ／Ｌ范圍。

參考文獻：

［１］ 劉宗懷，張孟民，宋迪生，等．稀土硝酸鹽甘氨酸固體配合物的合成及殺菌活性試驗［Ｊ］．稀土，１９９５，１６（３）：５－８．

［２］ 李國強．硝酸鑭與丙氨酸反應(yīng)的熱化學(xué)研究［Ｊ］．高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報，２０００，２１（５）：７９１－７９３．

［３］ 楊銳，何水樣，顧愛萍，等．鑭三元配合物的合成、熱穩(wěn)定性及生物活性［Ｊ］．物理化學(xué)學(xué)報，２００３，１９（７）：６１０－６１５．

［４］ 何水樣，陳軍利，張維平，等．ＲＥ（ＣｌＯ４）３·ｎＨ２Ｏ咪唑配合物的合成、表征及生物活性［Ｊ］．中國稀土學(xué)報，２００１，１９（１）：８０－８４．

［５］ ＬＩＵ Ｘ Ｒ， ＨＥ Ｓ Ｙ， ＣＡＯ Ｗ Ｋ． Ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｍ（Ｇｌｙ）４Ｉｍ（ＣｌＯ４）３·２Ｈ２Ｏ ｒｅａｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｍｉｃｒｏｂｅｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈｓ， ２００２，２０（１）：７５－７７．

［６］ 陳芳，胡珍珠，石鶴，等．稀土與Ｌ－亮氨酸、咪唑三元配合物的合成及抑菌作用研究［Ｊ］．稀有金屬，２００５，２９（３）：３１１－３１４．

［７］ 蔣宇楊，張成剛，藺繼尚．稀土元素在生命科學(xué)中的應(yīng)用［Ｊ］．微生物學(xué)雜志，１９９４，１４（２）：６２－６４．

［８］ 劉杰鳳，蔣維，卓少鐘，等．銪配合物－蒙脫土復(fù)合發(fā)光材料的合成與表征［Ｊ］．安徽大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），２００８，３２（１）：６５－６８．