多维校正在中药及蛋白质复杂体系中应用分析研究

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化学计量学作为分析化学的一门子学科,自20世纪70年代出现至今,一直是分析化学的发展前沿,给整个化学学科的发展带来了深远的影响。化学多维校正作为化学计量学的重要组成部分,已经成为广大化学工作者解决难题的有力工具,其中“三维校正”(常规多元校正)具有“二阶优势”,利用“数学分离”代替或增强“物理、化学分离”实现了未知干扰共存下感兴趣组分的直接快速分析。本论文将三维激发发射荧光光谱结合“二阶校正”算法,对中药学以及蛋白质复杂体系中感兴趣组分进行定性定量分析研究。主要内容如下:  第一部分:三维激发发射荧光光谱结合二阶校正方法用于人血清中中药活性成分在人血清样中的定性定量研究以及风湿药酒中东莨菪素的分析检测研究(第2章-第3章)。  中药学在我国发展十分久远,作为我国历史文化的瑰宝,其重要地位不言而喻。伴随着现代医学的发展,从传统的“望闻问切”的诊断方式,逐步发展为更加科学的现代化生物化学研究,人们对于中药的认识也在不断的深入,因此在分析化学领域内,中药活性分子在体内的代谢分析研究以及中药产品的质量控制研究显得颇为重要。  第2章:姜黄作为一味传统中药,早在唐代就有记载其炮制方法。化学研究表明姜黄素和双去甲氧基姜黄素为姜黄中主要成分,具有多种生物活性和医学价值,故定量其在人血清中的含量具有重要意义。在本章中,利用三维激发发射荧光光谱结合交替三线性分解(ATLD)算法,实现了姜黄素和双去甲氧基姜黄素在人血清样本中的直接定性定量研究,克服了两者荧光光谱重叠以及未知物荧光干扰的问题,为两者在生物样本中的定性定量分析提供了一种新的方法。  第3章:东莨菪素为冯了性风湿药酒的主要活性成分之一,具有祛风、抗炎、止痛的作用,其本身的含量也是评估药酒质量的标准之一,故测定东莨菪素在药酒中的含量具有重要意义,但是中药药酒成分非常复杂,利用常规的高效液相色谱连用各类检测器在测定时会产生一定的困难以及弊端。在本实验中,采用三维荧光光谱结合化学计量学方法实现了用荧光分析方法直接用于测定冯了性风湿药酒中东莨菪素的含量,解决了传统方法中检测时间长、难度大以及成本高的问题,其有望成为冯了性风湿药酒产品质量监测的光谱检测方法之一。  第二部分:表儿茶素与大分子蛋白质的相互作用以及人血清白蛋白在盐酸胍诱导下的去折叠研究(第4章-第5章)  血清白蛋白作为人体内循环系统内一种常见的蛋白质,扮演者重要的生理角色,通过研究化学小分子与血清白蛋白的相互作用过程,可在一定程度上了解感兴趣的化学物质在人体内的物理化学行为以及代谢过程的相关信息。蛋白质分子作为由肽段折叠形成的空间结构大分子,具有多个功能结构域。复杂的结构导致蛋白质功能的复杂性以及多样性,通过研究蛋白质分子的折叠机制可以更好地了解和掌握蛋白质的性质,有着重要的理论意义和现实意义。  第4章:利用荧光淬灭现象滴定结合化学计量学方法研究了牛血清白蛋白(BSA)和表儿茶素(Epicatechin,Epi)的相互作用过程,分辨得到的相对激发和相对发射光谱与真实光谱两者高度重叠,说明解析得到的结果具有很好的物理意义。通过“原位”定量分析物的浓度,得到相互作用过程中的相关参数,首先两者的淬灭类型属于静态淬灭,其次两者的结合属于弱结合,结合位点数为1,最后发现采用猝灭剂总浓度和游离浓度也对结合参数的结果产生一定的偏差。本实验结果表明:将三维激发发射荧光光谱与化学计量学方法结合可以成为物质相互作用研究中一种简单、快速的方法。  第5章:人血清白蛋白(HSA)作为一种常见的蛋白质,在人体内具有多种生物功能,其复杂的空间结构包含多个一级、二级和三级结构域,了解和掌握其折叠机制具有重要的生物遗传学意义,但是其折叠过程非常复杂,并且内源荧光由多个官能团共同构成,因此信号重叠和干扰非常严重,实现利用荧光分析法研究去折叠过程将会非常困难。在本章中,借助于化学计量学中主成分分析(PCA)方法以及三维数阵解析结合二阶校正方法,实现了变性过程中复杂信息的甄别和利用,利用“数学分离”解决信号干扰和重叠的问题,获得感兴趣个体的变化趋势,实现对盐酸胍诱导下的HSA的去折叠过程的研究,实验结果发现其去折叠过程大致分为两个阶段,并且至少出现一个去折叠中间态,相对于传统的荧光相图分析,该方法简单、方便、高效。
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