CdTe/CdS QDs對葡萄糖基芹菜素與人血清白蛋白結(jié)合力的影響

王維維

(1. 南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院藥學(xué)部 ，江蘇 連云港 222000; 2, 中國藥科大學(xué)分析化學(xué)教研室，江蘇 南京 211198)

CdTe/CdS QDs對葡萄糖基芹菜素與人血清白蛋白結(jié)合力的影響

王維維1,2

(1. 南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院藥學(xué)部 ，江蘇 連云港 222000; 2, 中國藥科大學(xué)分析化學(xué)教研室，江蘇 南京 211198)

模擬人體內(nèi)生理環(huán)境，研究了CdTe/CdS 量子點(QDs)對葡萄糖基芹菜素與人血清白蛋白(HSA)相互作用的影響。結(jié)果表明，CdTe/CdS QDs可有規(guī)律地猝滅HSA熒光；在CdTe/CdS QDs存在條件下，葡萄糖基芹菜素可使HSA熒光最大發(fā)射波長從346 nm紅移到349 nm，紅移程度明顯大于無QDs存在時，同時葡萄糖基芹菜素與HSA的表觀結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點數(shù)均有增加，即CdTe/CdS QDs使葡萄糖基芹菜素與HSA的結(jié)合力增強(qiáng)。

CdTe/CdS QDs；葡萄糖基芹菜素；人血清白蛋白；結(jié)合力

葡萄糖基芹菜素是一種芹菜素苷，廣泛存在于廣金錢草、毛雞骨草、連錢草等中草藥中。人血清白蛋白(human serum albumin，HSA)是人血漿中含量最豐富的載體蛋白，負(fù)責(zé)許多內(nèi)源性和外源性化合物的存儲和轉(zhuǎn)運(yùn)，可與多種化合物發(fā)生相互作用[1-2]。藥物進(jìn)人血液后與血清白蛋白發(fā)生不同程度地結(jié)合，可以控制藥物向受體釋放，避免藥物迅速代謝。研究表明，蛋白質(zhì)是具有生理活性的黃酮類化合物的目標(biāo)靶分子，黃酮類藥物能夠與蛋白質(zhì)分子特異性結(jié)合，從而發(fā)揮其藥理作用。

量子點可以與體內(nèi)生物大分子發(fā)生作用，同時也可以與一些藥物小分子相互作用，因此，在利用量子點作熒光探針研究藥物的體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)行為時，考察量子點對小分子藥物與蛋白質(zhì)相互作用的影響十分必要[3-4]。

本文研究葡萄糖基芹菜素與水相CdTe/CdS QDs的相互作用，并在模擬生理條件下考察了水相CdTe/CdS QDs對葡萄糖基芹菜素與人血清白蛋白相互作用的影響，探討其作用機(jī)制。

1 材料和方法

1.1 試劑與儀器

碲粉(99.99%，AR)、CdCl2·2.5H2O(99%，AR)、NaOH(AR)；NaBH4(96%)、谷胱甘肽(98%，還原型)；人血清白蛋白(分子量66000，99%，Sigma公司)。HSA溶液均用pH值 7.4 Tris-HCl緩沖液(0.05 M)配制，儲備液濃度為1.0×10-5M，4 ℃冰箱儲存。葡萄糖基芹菜素(>98%，中國藥品生物制品檢定所)由V(甲醇):V(水)=1:1)配制成3×10-4M的儲備液。其他試劑均為分析純，水為重蒸水，經(jīng)檢驗無熒光雜質(zhì)。RF-5301PC型熒光分光光度計(日本Shimadzu公司)。

1.2 試驗方法

熒光光譜測定

取3.0 mL 10-5M的HSA溶液于熒光比色皿中，用微量注射器分別向其中逐次加入QDs、葡萄糖基芹菜素溶液，記錄熒光光譜圖。實驗中設(shè)定激發(fā)波長280 nm，熒光分光光度計激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為3 nm，溫度298 K。由于HSA溶液的體積(3 mL)遠(yuǎn)大于所滴加溶液體積(< 50 μL)，體積稀釋效應(yīng)可忽略。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 CdTe/CdS QDs與HSA的相互作用

HSA有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸3個內(nèi)在的熒光基團(tuán)。苯丙氨酸的量子產(chǎn)率很低而酪氨酸幾乎完全被猝滅，因而在280 nm的激發(fā)光照射下，HSA在341 nm的熒光發(fā)射峰基本為色氨酸殘基的信息。如圖1所示，HSA熒光強(qiáng)度隨量子點加入逐漸減弱，最大發(fā)射波長略有紅移，當(dāng)CdTe/CdS QDs加入到30 μM時HSA熒光強(qiáng)度不再減弱。該相互作用主要是由于HSA與CdTe/CdS QDs之間發(fā)生了靜電吸附。

圖1 CdTe/CdS QDs對HSA熒光猝滅圖譜

2.2 葡萄糖基芹菜素與HSA的相互作用

圖2 A所示為無CdTe/CdS QDs存在時，葡萄糖基芹菜素對HSA的熒光猝滅圖譜。由該圖譜可見，隨著葡萄糖基芹菜素的加入，HSA的熒光逐漸被猝滅，最大發(fā)射波長略有藍(lán)移。相關(guān)研究表明，黃酮類化合物恰巧結(jié)合于HSA的色氨酸殘基表面，因而葡萄糖基芹菜素的加入使得色氨酸殘基的吲哚基團(tuán)被展開于更加疏水的環(huán)境中，從而使蛋白質(zhì)分子構(gòu)象受到影響[5]。圖2 B所示為與圖2 A同樣條件下，將葡萄糖基芹菜素溶液逐漸加入到已經(jīng)含有30 μM QDs的HSA溶液中，HSA熒光繼續(xù)被猝滅，而且HSA最大熒光發(fā)射波長由346 nm紅移到349 nm。

A：無CdTe/CdS QDs； B：有CdTe/CdS QDs圖2 葡萄糖基芹菜素對HSA猝滅圖譜

2.3 CdTe/CdS QDs對葡萄糖基芹菜素與HSA相互作用的猝滅常數(shù)的影響

相關(guān)研究表明，葡萄糖基芹菜素與HSA相互作用的猝滅機(jī)理是二者形成復(fù)合物引起的靜態(tài)猝滅[2]。將實驗所得猝滅數(shù)據(jù)通過Stern-Volmer方程定量分析葡萄糖基芹菜素與HSA的結(jié)合情況[6]。

(1)

式中F0和F分別為在溫度298 K，激發(fā)波長280 nm條件下加入葡萄糖基芹菜素前后HSA的熒光強(qiáng)度，KS為猝滅常數(shù)，[Q]為葡萄糖基芹菜素的濃度。根據(jù)方程(1)繪出圖3所示的有無CdTe/CdS QDs存在時葡萄糖基芹菜素對HSA熒光猝滅的Stern-Volmer曲線，計算這兩種情況下葡萄糖基芹菜素與HSA相互作用的猝滅常數(shù)KS(見表1)。結(jié)果表明，CdTe/CdS QDs存在條件下，葡萄糖基芹菜素對HSA的猝滅常數(shù)KS增大，即CdTe/CdS QDs使葡萄糖基芹菜素對HSA的猝滅作用增強(qiáng)。各類猝滅劑對生物大分子的最大動態(tài)猝滅速率常數(shù)為2×1010L·moL-1·s-1，而由所得結(jié)果推算，CdTe/CdS QDs存在時葡萄糖基芹菜素對HSA的猝滅速率常數(shù)數(shù)量級仍為1013，二者仍為靜態(tài)猝滅。即CdTe/CdS QDs并沒有改變葡萄糖基芹菜素對HSA的猝滅方式，只是使猝滅程度有所增強(qiáng)。

圖3 有無CdTe/CdS QDs時葡萄糖基 芹菜素對HSA猝滅的Stern-Volmer曲線

2.4 CdTe/CdS QDs對葡萄糖基芹菜素與HSA結(jié)合力的影響

(2)

根據(jù)方程(2)對熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算出有無CdTe/CdS QDs存在時，葡萄糖基芹菜素與HSA的表觀結(jié)合常數(shù)Ka及結(jié)合位點數(shù)n。由表1數(shù)據(jù)可知，CdTe/CdS QDs存在時，葡萄糖基芹菜素與HSA的表觀結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點數(shù)均有所增大，即葡萄糖基芹菜素與HSA的結(jié)合力增強(qiáng)。熱力學(xué)研究表明葡萄糖基芹菜素與HSA的相互作用力主要為疏水作用力[2]，而量子點與HSA之間主要發(fā)生靜電吸附。由此我們可以推測，在CdTe/CdS QDs存在條件下，葡萄糖基芹菜素與HSA結(jié)合力增強(qiáng)的可能機(jī)制為三者在相互作用中通過靜電作用力和疏水作用力形成了更加穩(wěn)定的CdTe/CdS QDs-HSA-vicenin-2復(fù)合物。

表1 葡萄糖基芹菜素-HSA體系的猝滅常數(shù)、表觀結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點數(shù)

3 結(jié)論

實驗表明，CdTe/CdS QDs使葡萄糖基芹菜素與HSA之間的結(jié)合力增強(qiáng)，而HSA是人血漿中的主要載體蛋白，由此推斷，人體攝入的量子點可以改變血清白蛋白與某些小分子藥物的結(jié)合能力，影響藥物向受體的釋放速率，從而增強(qiáng)或減弱此類化合物的藥理藥效。該研究為量子點在中藥活性成分藥理藥效研究方面的應(yīng)用提供一定的參考。

[1] 張志恒, 李彩瑞, 馬晶軍, 等. 熒光法研究葡萄糖基芹菜素與人血清白蛋白的相互作用[J].光譜學(xué)與光譜分析, 2008, 28(5):1135-1139.

[2] Lai Lu, Lin Chen, Xu Ziqiang ,et al. Spectroscopic studies on the interactions between CdTe quantum dots coated with different ligands and human serum albumin[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2012, 97 (6) : 366-376.

[3] 董 微,葛 欣,王宣怡, 等. 谷胱甘肽包被的CdSe/CdS量子點的直接水相制備及其對人血淋巴細(xì)胞的標(biāo)記成像[J].光譜學(xué)與光譜分析, 2010, 30(1): 118-122.

[4] Liu Yingfan, Yu Junsheng. Selective synthesis of CdTe and high luminescence CdTe/CdS quantum dots: the effect of ligands[J]. J Colloid Interface Sci, 2009, 333(2): 690-698.

[5] 付彩霞, 馬麗英, 高宗華, 等. 光譜法研究環(huán)丙沙星與牛血清白蛋白的相互作用[J]. 光譜實驗室, 2012, 29(2): 1279-1282.

[6] Dong Wei, Shen Haibin, Liu Xiuhua, et al. Aqueous CdSe/ZnS quantum dots based fluorescence quenching method for determination of paeonol[J].Spectrochimica Acta Part A, 2011, 78: 537-542.

(本文文獻(xiàn)格式：王維維.CdTe/CdS QDs對葡萄糖基芹菜素與人血清白蛋白結(jié)合力的影響[J].山東化工，2017，46(10)：25-26,31.)

The Influence of CdTe/CdS QDs on the Binding Affinities of Vicenin-2 for HSA

WangWeiwei

(1. Department of Pharmacy, Kangda College of Nanjing Medical University, Lianyungang 222000,China；2. Department of Analytical Chemistry, China Pharmaceutical University ,Nanjing 211198,China)

Vicenin-2 was studied for the affinities for human serum albumin (HSA) in the presence and absence of CdTe/CdS QDs, respectively. Results revealed that the fluorescence intensities of HSA decreased remarkably with increasing concentration of QDs; vicenin-2 resulted in obvious red-shift of the maximum emission of HSA from 346 nm to 349 nm in the presence of QDs and the extent of red-shift induced by vicenin-2 was much bigger than that in the absence of QDs; the binding constants and the number of binding sites per HSA molecule (n) both increased. Thus, the binding affinities of vicenin-2 for HSA increased in the presence of CdTe/CdS QDs.

CdTe/CdS QDs;vicenin-2;human serum albumin;affinities

2017-03-31

2015年度南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院科研發(fā)展基金項目(KD2015KYJJYB027)

王維維(1988—)：山東滕州人，碩士，實驗師，研究方向：新型納米材料制備及應(yīng)用。

O657.3

A

1008-021X(2017)10-0025-02