变温拉曼光谱和DSC探讨人参皂苷Rb1分子与DPPC双层膜的作用

研究人参皂苷分子与生物膜的作用对于深入了解中药人参的药理活性及其生物学功效至关重要。DPPC作为具有双分子层结构的脂质分子,常被许多国内外学者作为模拟膜的模型来研究药物分子与细胞膜的作用;Rb1作为中药人参中的重要皂苷成分,具有显著的药理学功效和生物性能。拉曼光谱是探讨分子间作用的有力工具,差示扫描量热技术（differential scanning calorimetry, DSC）是研究脂双层分子单体及其与药物分子作用的常用技术,而将两者结合研究药物分子对细胞膜作用的研究的报道较少。本文采用变温拉曼光谱和DSC探讨了在温度变化条件下人参皂苷Rb1单体分子与DPPC双层膜的作用。通过拉曼光谱测试,在Rb1作用前后,DPPC分子极性头部O—C—C—N+和C—C伸缩振动区域以及烷基链部分C—H键的伸缩振动区域的变化表明,随着温度的增加,含有一定浓度Rb1的DPPC磷脂极性头部旁氏构象没有发生变化,脂酰链的无序性构象增多,侧向排列的无序性增强,DPPC脂双层的流动性增加。由DSC实验得到的几个热力学常数[相变温度（T_m）、半峰宽（ΔT_1/2）及相转变焓值（ΔH）]的变化表明,DSC进一步验证了变温拉曼实验结果,随着Rb1浓度的增大,DPPC双层膜的相变温度显著下降,流动性增强,说明Rb1对DPPC双层膜的影响较大。     

拉曼光谱研究人参皂苷Rb1与DPPC双层膜的作用

为深入了解人参皂苷的分子药理学特性,阐明人参皂苷与细胞膜的作用机制,利用拉曼光谱从分子水平研究了不同浓度人参皂苷Rb1与DPPC(二棕榈酰磷脂酸胆碱)双层膜的作用.结果表明,人参皂苷Rb1没有改变DPPC的极性头部O-C-C-N+的稳定构象,极性头仍然平行于膜表面.并且,拉曼峰值比I1096/I1126/1096/I1062和I2848/I288/0随着药物浓度的增加而相应的变大,说明Rbl增加了烃链的无序度,增强了双层膜的流动性.由此推测该药物与DPPC的作用可能由于皂苷分子内及分子间的氢键与磷脂双层膜的极性头部相作用而停留在膜的表面.     

不同光质对人参愈伤组织生长及皂苷含量的影响

人参主要依靠大田栽培,耗时长,利用植物组织培养技术不仅可以缩短育种年限,还可以用来生产次生代谢产物。在组织培养中,光质对于药用植物次生代谢产物的影响受到了人们广泛关注。以人参愈伤组织为试材,采用超高效液相色谱法,研究了不同光质（包括红光、红蓝光、蓝光、绿光、黄绿光）对人参愈伤组织生长状态、总皂苷及9种皂苷单体Rg1,Re,Rf,Ro,Rb1,Rc,Rb2,Rb3,Rd含量的影响。结果表明：绿光加速人参愈伤组织老化,促进次生代谢产物的积累,而蓝光对人参愈伤组织生长有促进作用;红光和绿光对总皂苷作用不明显,且蓝光、红蓝光（1∶1）、黄绿光（1∶1）对人参皂苷转化与合成起到明显的抑制作用;与对照组相比,绿光处理后Rg1、Rf含量均偏高,其含量分别为4.063和1.194 mg·g-1,对Rg1、Rf人参皂苷单体含量有促进作用。表明不同光质对人参愈伤组织生长及皂苷含量有不同的影响,可以通过绿光处理来获得人参单体皂苷Rg1和Rf。该研究旨在探究光质对人参愈伤组织生理生化的影响,提高人参皂苷含量,为工业化生产提供理论依据。     

人参皂苷Rg3的拉曼光谱研究

人参皂苷是人参的有效化学成分,其中人参皂苷Rg3因具有显著的生理活性而备受关注。运用拉曼光谱的方法,对人参皂苷Rg3的两种异构体20-(R)-Rg3和20-(S)-Rg3进行了测量和分析。因20位羟基空间位置不同,20-(R)- Rg3与20-(S)- Rg3相比,归属于亚甲基的振动峰发生了明显的变化,表明两种异构体的堆积方式不同。归属于CC振动的1 674 cm-1峰的强度明显降低,表明在20-(S)-Rg3中,C₂₇和C₂₈较20-(R)-Rg3处于分子内部。对比拉曼光谱还发现,这一对异构体中糖环的空间结构基本相同。两种异构体拉曼光谱的明显差异,使得拉曼光谱技术成为鉴别人参皂苷Rg3异构体的一种快速、简便的分析方法。     

人参皂苷Rh2与血清白蛋白相互作用立体选择性的光谱及分子对接研究

立体化学是影响外源性药物与生物功能大分子相互作用的关键结构因素。人参皂苷Rh2具有抗肿瘤等生理活性,已发现其中的C-20立体化学与多种生物学效应有关,但其与体内重要药物载体血清白蛋白(SA)相互作用的立体选择性研究鲜见报道。为此,采用紫外吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱和分子对接技术,研究人参皂苷Rh2的C-20差向异构体在模拟生理条件下与SA相互作用的立体选择性特点及其机制。20S-和20R-Rh2均能与SA按摩尔比1∶1自发形成稳定的复合物,主要通过氢键和疏水相互作用,使SA的相关发光基团疏水性增强,同时改变Trp,Tyr等氨基酸残基周围微环境,从而影响紫外光谱特征吸收峰的位置和强度,并引起内源荧光的静态猝灭。二者与SA的相互作用特征及结合模式均存在显著差异,突出表现为结合区域以及参与氢键和疏水相互作用的基团和氨基酸残基数目及类别明显不同,20S-Rh2具有相对更高的结合常数和结合自由能。人参皂苷Rh2与血清白蛋白的相互作用具有立体选择性,C-20立体化学差异是其中的重要机制。     

三个原人参二醇型单糖链配糖体的NMR信号全指定

从三七(Panax notoginseng)根总皂甙的弱酸水解产物中分离得到三个原人参二醇型单糖链配糖体.通过光谱方法,鉴定其结构分别为人参皂甙Rg5,20(R)-人参皂甙-Rg3与20(S)-人参皂甙Rg3.应用2D NMR技术,对它们的¹H和¹³C化学位移进行了全归属。     

Rh(111)表面NO分子对多层膜的原子结构

利用第一性原理研究了NO分子对[(NO)_2]分子链、分子单层膜,Rh(111)表面上的(NO)_2分子单层膜和多层膜的原子结构.(NO)_2分子单体在虚拟Rh(111)表面自组装成两个稳定的分子链,(NO)_2分子平行有序排列,氧原子和氮原子都呈现(100)和(111)结构.在虚拟Rh(111)-(1×3~(1/2))上,1.00 ML(molecular layer)覆盖度时,(NO)_2分子自组装成两个稳定的分子单层膜(M1和M2),分子膜M1中N-N键与衬底的夹角为70°-90°;分子膜M2中N-N键平行衬底.在M2/Rh(111)中,(NO)_2分子可吸附于顶位、fcc空心位和hcp空心位,通过电荷转移可解释两个空心位的稳定性强于顶位.Rh(111)表面(NO)_2分子多层膜系统中,(NO)_2分子垂直吸附于两个空心位,第一层是分子膜M2,N-N键平行于衬底,第二层及以上都是分子膜M1,N-N键与衬底夹角为70°-90°,分子膜真空层为0.31 nm±0.02 nm.     

人参叶总皂苷大孔树脂分离纯化工艺的近红外光谱在线监测模型及其含量测定

利用近红外(NIR)光谱技术研究并建立可在线监测人参叶皂苷类成分的大孔树脂分离纯化工艺的方法。建立人参皂苷Rg₁,Re和Rb₁的高效液相色谱(HPLC)含量测定方法,收集人参叶提取物的40%乙醇大孔树脂洗脱液,采集其近红外光谱信息,并用已建立的HPLC法测定其中人参皂苷Rg₁,Re和Rb₁的含量,结合偏最小二乘法(PLS)建立上述三种成分及人参总皂苷的定量分析模型。建模过程中,以决定系数(R2),交叉验证均方根误差(RMSECV)为指标,确定用于建模的最优近红外波段和光谱预处理方法,结果表明人参皂苷Rg₁,Re,Rb₁及人参总皂苷模型的最佳建模波段均为12 000.8~7 499.8 cm-1,R2分别为0.988 7,0.960 3,0.990 5和0.970 1,RMSECV分别为0.059 7,0.072 2,0.004 88和0.075 5。将1个批次的人参叶提取物大孔树脂分离纯化工艺样品用于验证人参总皂苷定量分析模型的预测性能,总皂苷的NIR预测值和HPLC测定值的相关系数为0.992 8,平均预测回收率为100.52%,表明所建的模型预测效果良好。该法快速、简便、准确,可用于生产工艺过程中人参总皂苷的含量测定和质量控制。     

六种生物药物分子的高分辨太赫兹光谱研究

利用太赫兹时域光谱技术,在77～295 K之间,分别测量了两种异黄酮(金雀异黄酮和鹰嘴豆芽素A)、两种瘦肉精(盐酸克伦特罗和沙丁胺醇)和两种人参皂苷(Rg2和Rg3)等三类药物生物分子随温度变化的低频振动光谱,发现结构和功能相似的同类样品在室温环境下的太赫兹光谱均存在明显的不同。当温度从295 K冷却到77 K,测量样品的特征峰增加,鹰嘴豆芽素A可以观察到13个高分辨的特征吸收峰;并伴随线宽变窄,可以为1.9×10-5 mol用量的人参皂苷20-(R)-Rg3提供较准确的吸收峰。得到的高分辨太赫兹指纹谱为快速、无损鉴定该类药物生物分子提供一种可靠的新方法。     

近红外光谱技术对人参药材人参皂苷含量测定及产地识别的研究

以东北三省6个产地的74份人参样品为研究对象,采集其近红外光谱,以多元散射校正原始光谱;采用超高效液相色谱技术,建立样品中人参皂苷Rg₁,Rb₁,Re的含量测定方法,以样品中这三种皂苷的总量作为参考值,在6 001～4 007和10 000～8 786 cm-1建模区间,采用偏最小二乘法建立了人参样品中人参皂苷近红外定量模型,交叉验证均方根误差为0.115,预测均方根误差为0.167,相关系数分别为0.947 7和0.915 3。同时对近红外原始光谱进行多元散射校正和Savitzky-Golay平滑处理,以8 531～7 559 cm-1谱段对人参样品进行产地识别,结果表明,74份样品可分为3类,分别对应辽宁、吉林和黑龙江产区,校正模型判正率为96%,预测模型判正率达90%。2010版《中国药典》以人参样品中人参皂苷Rg₁,Rb₁,Re的总量作为评价人参质量的化学指标,该工作所建立的近红外预测人参样品三种皂苷总量的方法快速、准确,可用以评价人参样品的质量。     

20(R)和20(S)-人参皂甙Rg_2碳氢NMR信号全指定

20 (R)和 2 0 (S) 人参皂甙 Rg2 属于达玛烷型四环三萜类化合物 .应用 2DNMR技术 :1 H 1 HCOSY、HMQC和HMBC全归属 2 0 (R)和 2 0 (S) 人参皂甙 Rg2 碳和氢质子信号 ,为该类型化合物的结构鉴定提供波谱学依据 .     

人参皂甙Re结构与振动光谱的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论方法(B3LYP/6-31G)对人参中的有效成分人参皂甙Re(Ginsenoside Re)的两种异构体20-(R)-Re和20-(S)-Re的平衡几何构型进行了优化,对其振动频率进行了计算, 二者的空间结构有明显的不同,振动光谱也有一定的区别。这些变化是因为20号手性碳4个取代基空间取向不同导致两种异构体的堆积方式不同,从而导致红外和拉曼光谱峰位以及峰形变化。根据理论上计算出来的红外强度与拉曼活性及相对应的频率,对实验得到的红外光谱和拉曼光谱进行了指认,发现计算值1 541, 1 456和1 424 cm-1等谱峰,可作为区分两种异构体的特征谱峰。计算的振动频率同拉曼光谱的实验结果较好吻合。这一结果表明,振动光谱可以用来对人参有效成分进行鉴定。     

The New Fluorescent Membrane Probe Ahba: A Comparative Study with the Largely Used Laurdan

Lipid bilayers have been largely used as model systems for biological membranes. Hence, their structures, and alterations caused on them by biological active molecules, have been the subject of many studies. Accordingly, fluorescent probes incorporated into lipid bilayers have been extensively used for characterizing lipid bilayer fluidity and/or polarity. However, for the proper analysis of the alterations undergone by a membrane, a comprehensive knowledge of the fluorescent properties of the probe is fundamental. Therefore, the present work compares fluorescent properties of a relative new fluorescent membrane probe, 2-amino-N-hexadecyl-benzamide (Ahba), with the largely used probe 6-dodecanoyl-N,N-dimethyl-2-naphthylamine (Laurdan), using both static and time resolved fluorescence. Both Ahba and Laurdan have the fluorescent moiety close to the bilayer surface; Ahba has a rather small fluorescent moiety, which was shown to be very sensitive to the bilayer surface pH. The main goal was to point out the fluorescent properties of each probe that are most sensitive to structural alterations on a lipid bilayer. The two probes were incorporated into bilayers of the well-studied zwitterionic lipid dimyristoyl phosphatidylcholine (DMPC), which exhibits a gel-fluid transition around 23 °C. The system was monitored between 5 and 50 °C, hence allowing the study of the two different lipid structures, the gel and fluid bilayer phases, and the transition between them. As it is known, the fluorescent emission spectrum of Laurdan is highly sensitive to the bilayer gel-fluid transition, whereas the Ahba fluorescence spectrum was found to be insensitive to changes in bilayer structure and polarity, which are known to happen at the gel-fluid transition. However, both probes monitor the bilayer gel-fluid transition through fluorescence anisotropy measurements. With time-resolved fluorescence, it was possible to show that bilayer structural variations can be monitored by Laurdan excited state lifetimes changes, whereas Ahba lifetimes were found to be insensitive to bilayer structural modifications. Through anisotropy time decay measurements, both probes could monitor structural bilayer changes, but the limiting anisotropy was found to be a better parameter than the rotational correlation time. It is interesting to have in mind that the relatively small fluorophore of Ahba (o-Abz) could possibly be bound to a phospholipid hydrocarbon chain, not disturbing much the bilayer packing and being a sensitive probe for the bilayer core.     

Raman Microscopy and Associated Techniques for Label-Free Imaging of Cancer Tissue

Abstract

Raman spectroscopy can identify cancerous from healthy tissue, with a chemical analysis from the measurement of vibrational bond frequencies. However, to detect small tumors a form of Raman imaging is required. Such imaging—by acquiring a Raman spectrum at each imaging pixel—can detect tumors but is rather slow. Multiphoton versions of Raman—anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy and stimulated Raman scattering (SRS) microscopy—offer similar accuracies in identifying cancerous tissue and tumor margins but with a far higher speed, which is beneficial for diagnosis of small tumors in tissue. SRS microscopy can also be used to image extrinsic molecules in living cells, such as anti-cancer drugs at typical concentrations.