現(xiàn)代有機(jī)及生物分析在生命科學(xué)醫(yī)藥學(xué)分析及檢測(cè)方面的研究

張來(lái)新，張輝

(1.寶雞文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 寶雞 721013;2.第二炮兵工程大學(xué) 門診部，陜西 西安 710025)

現(xiàn)代有機(jī)分析是有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)相互滲透彼此交融的一門新興熱門邊緣學(xué)科，是人們認(rèn)識(shí)和了解有機(jī)世界的重要途徑。隨著各種有機(jī)及生物分析新方法、新技術(shù)、新理論、新儀器的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代有機(jī)及生物分析在科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，它已成為一門把化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的具有非常大的發(fā)展空間和與時(shí)俱進(jìn)的新興熱門邊緣學(xué)科。因之現(xiàn)代有機(jī)及生物分析在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防建設(shè)、醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域無(wú)論從基礎(chǔ)理論或?qū)嶋H生產(chǎn)控制方面都有著廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)現(xiàn)代有機(jī)及生物分析在生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、資源和能源科學(xué)、信息科學(xué)等眾多新學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展和建立方面所起的重要作用不容置疑。

1 現(xiàn)代有機(jī)及生物分析在生命科學(xué)及醫(yī)藥學(xué)分析中的應(yīng)用

1.1 電噴霧內(nèi)部萃取電離質(zhì)譜法直接檢測(cè)大蒜中的蒜氨酸

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證實(shí)，存在于大蒜中的蒜氨酸具有降血脂、提高身體免疫力、殺菌、抑菌、抗感冒、抗衰老、促進(jìn)血液循環(huán)、防癌抗癌之功效。近年來(lái)用HPLC 或液質(zhì)聯(lián)用等方法實(shí)現(xiàn)了大蒜中蒜氨酸的離線檢測(cè)，但這些方法都需要繁瑣的樣品預(yù)處理(如蒜氨酸水解酶的滅活、分離、萃取、預(yù)富集等)無(wú)法對(duì)大蒜組織中的蒜氨酸直接進(jìn)行快速分析。新興常壓離子化技術(shù)被廣泛用于復(fù)雜基體樣品分析［1-2］。但直接獲取樣品內(nèi)部深層物質(zhì)信息的離子化技術(shù)將更進(jìn)一步拓展常壓離子化技術(shù)的應(yīng)用范圍。因之發(fā)展一種在無(wú)需樣品預(yù)處理的情況下直接分析大蒜細(xì)胞內(nèi)蒜氨酸的方法對(duì)生物組織中不穩(wěn)定活性分子的分析具有重要的借鑒意義。為此華東理工大學(xué)的張華等［3］采用電噴霧內(nèi)部萃取電離質(zhì)譜(iEESI-MS)在無(wú)需樣品預(yù)處理的情況下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大蒜組織內(nèi)部的蒜氨酸直接質(zhì)譜檢測(cè)。大蒜組織的直接iEESIMS 分析結(jié)果表明iEESI 是一種軟電離技術(shù)，能夠獲得組織內(nèi)部深層物質(zhì)信號(hào)，對(duì)生物組織中不穩(wěn)定活性分子的分析具有重要的借鑒意義。

1.2 光譜法研究含氟卟啉-蒽醌化合物與DNA 相互作用

卟啉類化合物具有較強(qiáng)的吸光和發(fā)光性能，是一種良好的大環(huán)芳香系光敏劑，蒽醌類化合物具有良好的DNA 光斷裂特性，它們易于插入DNA 堿基對(duì)之間，以不同的作用機(jī)理使DNA 斷裂。含氟化合物具有強(qiáng)的生理活性，它有可能和生物組織相互作用而顯示出抗腫瘤作用。黃岡師范學(xué)院的趙勝芳等［4］采用微波輻射合成了以二肽鍵聯(lián)的含氟卟啉-蒽醌化合物及其金屬鋅配合物。用紫外可見光譜法和熒光光譜滴定法考察了兩種合成的目標(biāo)化合物與質(zhì)粒DNA 的相互作用，探討了它們與DNA 的作用模式。即卟啉-二肽-蒽醌化合物與DNA 發(fā)生自堆積的外部鍵合。該研究將在生命科學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、配位化學(xué)的研究中得到廣泛應(yīng)用。

1.3 基于DNA 自組裝無(wú)酶循環(huán)放大猝滅化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)核酸

G-四鏈體DNA 酶是一類具有催化功能的核酸分子，由于富含G 的核酸分子可以在血紅素存在下，形成G-四鏈體的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出類似于辣根過(guò)氧化物酶的活性，可以催化H2O2氧化魯米諾產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。基于目標(biāo)催化DNA 自組裝，廣西師范大學(xué)的褚志丹等［5］基于G-四鏈體是富含鳥嘌呤堿基的DNA 序列形成的一種特殊的DNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)，當(dāng)其與血紅素結(jié)合后，可顯示較強(qiáng)的過(guò)氧化物酶催化活性的事實(shí)，利用DNA 自組裝、G-四鏈體的催化化學(xué)發(fā)光性能，構(gòu)建了一種無(wú)酶循環(huán)放大猝滅化學(xué)發(fā)光生物傳感新體系，用于DNA 檢測(cè)。該傳感系簡(jiǎn)單、低耗、靈敏。該研究將在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)及生物學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。

1.4 基于DNA 鏈置換酶輔助信號(hào)放大G-四鏈體脫氧核酶DNAzyme 催化化學(xué)發(fā)光檢測(cè)腺苷

腺苷在各種生物組織和器官功能的生理活性調(diào)節(jié)中起著重要的作用。因此檢測(cè)生物體中腺苷含量意義重大。化學(xué)發(fā)光檢測(cè)具有靈敏度高、線性范圍寬、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。廣西師范大學(xué)的李梅等［6］利用富含G 堿基的DNA 在血紅素和K+存在下，形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)并表現(xiàn)出過(guò)氧化物酶活性的特點(diǎn)，結(jié)合DNA 鏈置換反應(yīng)和核酸內(nèi)切酶的置換反應(yīng)，構(gòu)建了一種基于DNA 鏈體脫氧核酶DNA 鏈置換反應(yīng)和核酸內(nèi)切酶輔助信號(hào)放大的G-四鏈體脫氧核酶(DNA zyme)的催化發(fā)光檢測(cè)腺苷的新方法。該方法靈敏度高、選擇性好、檢測(cè)限量為0.5 μmol/L，用于人血清中腺苷的檢測(cè)效果良好。

1.5 南海紅樹林真菌Fusarium sp.301 次級(jí)代謝產(chǎn)物研究

紅樹林生態(tài)系統(tǒng)是一種分布在熱帶、亞熱帶潮間帶具有海洋環(huán)境特有森林類型的木本植物群落，其特殊環(huán)境孕育出的紅樹林內(nèi)生真菌是此生態(tài)系統(tǒng)的主要降解者，也是海洋真菌的第二大生態(tài)群落［7］。從1994 年至今，國(guó)內(nèi)外對(duì)海洋真菌次級(jí)代謝產(chǎn)物的研究表明，紅樹林內(nèi)生真菌的次級(jí)代謝中含有極其豐富的結(jié)構(gòu)新穎且在抗腫瘤、抗氧化、抗真菌、細(xì)菌等藥理方面表現(xiàn)出良好活性的化合物。海洋真菌活性代謝產(chǎn)物已經(jīng)成為重要的新型藥物來(lái)源之一。為了尋找結(jié)構(gòu)新穎且具有藥理活性的海洋真菌次級(jí)代謝產(chǎn)物，中山大學(xué)的方平等［8］對(duì)一株采自?？谕┗涞募t樹林內(nèi)生菌Fusarium sp.301 次級(jí)代謝產(chǎn)物，根據(jù)化合物的理化性質(zhì)、采用正反相硅膠、凝膠柱層析法和高效液相色譜法對(duì)其次級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行分離純化，通過(guò)波譜解析以及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)照的方法，分離得到并確定了5 個(gè)鏈紅菌素類化合物的結(jié)構(gòu)。該研究將在生命科學(xué)、生物學(xué)及醫(yī)藥學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。

1.6 鹽酸氨溴索的電化學(xué)氧化作用

鹽酸氨溴索(AMB)，trans-4-［(2-氨基-3，5-二溴芐基)氨基］環(huán)己醇鹽酸鹽，是治療呼吸系統(tǒng)疾病的一種特效藥物。它對(duì)活性自由基(ROS)有不同的清除能力，對(duì)羥基自由基(HO·)的清除能力強(qiáng)，對(duì)超氧陰離子(O2－)弱，對(duì)過(guò)氧化氫(H2O2)很少或沒(méi)有作用。因此研究AMB 的氧化作用和過(guò)程對(duì)了解AMB 的生化過(guò)程很有意義。為此西北大學(xué)的孫杰娟等［9］在酸性水溶液中，研究了鹽酸氨溴索(AMB)的伏安行為，參照取代苯胺的伏安特性，說(shuō)明了AMB 的氧化機(jī)理。該研究將在生命科學(xué)、醫(yī)藥學(xué)的研究中得到應(yīng)用。

2 現(xiàn)代有機(jī)及生物分析在有機(jī)物分析分離科學(xué)中的應(yīng)用

2.1 殼聚糖衍生化杯［4］芳烴鍵合硅膠固定相對(duì)八種單取代苯的分離及分析

殼聚糖大分子中有活潑的羥基和氨基，具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)能力和生物相容性;杯芳烴的孔腔大小可調(diào)，構(gòu)象和取代基可以人為控制。鄭州大學(xué)的盧靜等［10］利用二者的優(yōu)點(diǎn)將其結(jié)合制備了一種新型固定相并對(duì)八種單取代苯進(jìn)行了分離分析研究。他們的做法是采用自制殼聚糖衍生化杯［4］芳烴鍵合硅膠固定相(CBS4)，對(duì)8 種單取代苯(苯胺、苯甲醛、苯酚、甲苯、氯苯、溴苯、碘苯、丁苯)進(jìn)行了分離、熱力學(xué)、疏水作用的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，8 種單取代苯在CBS4 上分離時(shí)間短，分離效果好，符合反相色譜機(jī)理;分析物的保留時(shí)間會(huì)隨柱溫的增加而減小;疏水作用在分離單取代苯時(shí)起著重要作用。該研究將在分析分離科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)中得到應(yīng)用。

2.2 Cu2+-羧甲司坦絡(luò)合物的光譜特征及其應(yīng)用

羧甲司坦為一種黏痰調(diào)節(jié)劑，用于治療支氣管炎、支氣管哮喘等疾病引起的痰液黏稠，咳出困難者，但用量過(guò)大會(huì)有醫(yī)療副作用。為此廣西大學(xué)的林瑜等［11］根據(jù)羧甲司坦分子結(jié)構(gòu)特征，推測(cè)其分子應(yīng)該具有與金屬離子絡(luò)合的條件。通過(guò)紫外可見分光光度法考察了羧甲司坦與各種金屬離子絡(luò)合的可能性。他們的研究發(fā)現(xiàn)，羧甲司坦與Cu2+可以形成穩(wěn)定絡(luò)合物，該絡(luò)合物在237 nm 處有一個(gè)最大特征吸收峰。確定了絡(luò)合物的絡(luò)合比羧甲司坦Cu2+為2∶1，絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)為4.98 ×109，在237 nm 處絡(luò)合物的摩爾吸光系數(shù)最大為 4. 74 ×103L/(mol·cm)建立了基于Cu2+絡(luò)合的紫外分光光度法定量測(cè)定羧甲司坦的新方法。該方法簡(jiǎn)單、快速、靈敏、準(zhǔn)確，且成功的應(yīng)用于藥廠的產(chǎn)品分析，結(jié)果與標(biāo)量相符合。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著有機(jī)分析及生物分析新方法、新技術(shù)、新儀器、新理論的不斷問(wèn)世，使得現(xiàn)代有機(jī)分析及生物分析迅猛發(fā)展，并為人類的生產(chǎn)、生活、生存和可持續(xù)發(fā)展等方面提供了強(qiáng)有力的保障?，F(xiàn)代有機(jī)及生物分析的建立和發(fā)展，促進(jìn)了生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、資源和能源科學(xué)、材料科學(xué)的形成和發(fā)展，并且在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、航空航天、通信科學(xué)、信息科學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域均彰顯出廣闊的應(yīng)用前景。隨著科學(xué)家對(duì)現(xiàn)代有機(jī)及生物分析研究的不斷深入，現(xiàn)代有機(jī)及生物分析正朝著準(zhǔn)確、靈敏、特新、在線、微量痕量化、快速的方向發(fā)展?，F(xiàn)代有機(jī)及生物分析發(fā)展的明天會(huì)更光明更輝煌。

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