同步荧光光谱技术研究胶原基表面活性剂溶液中分子的聚集行为

基于胶原基表面活性剂(collagen-based surfactant,CBS)中酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的荧光特性,应用恒波长差(Δλ)为15 nm的同步荧光光谱技术研究CBS浓度、溶液pH值、NaCl浓度和温度对其在水溶液中分子的聚集行为的影响,并以温度为外扰,利用二维同步荧光相关分析研究CBS分子中Tyr残基和Phe残基随温度变化的响应顺序。结果表明,CBS分子在261和282 nm处出现了分别归属于Phe和Tyr的特征吸收峰。随着CBS浓度的升高,CBS分子中Phe残基和Tyr残基数量逐渐增多使CBS分子聚集程度增加,并导致荧光强度增强;CBS溶液pH值(pH 5.0)在等电点附近时,由于CBS分子的疏水作用和氢键形成能力加强,导致CBS分子聚集程度增强;CBS溶液中NaCl浓度的升高,则使CBS分子间排斥力减弱,从而导致CBS分子的聚集;然而温度升高,CBS由聚集状态逐渐变为单分子状态,因猝灭、变性以及氢键形成能力降低,荧光强度逐渐降低。以温度为外扰的二维同步荧光相关光谱分析可知：低温下(10～40 ℃ ),CBS聚集体随温度升高逐渐松散,位于聚集体内部的Phe残基比Tyr残基优先响应;而在45～70 ℃时,CBS由单分子状态逐步水解为无规卷曲构造,Tyr残基的间距变大,氢键形成能力大大降低,Tyr残基比Phe残基优先响应。     

利用二维同步荧光相关光谱研究温度对胶原溶液中分子聚集行为的影响

采用恒波长同步荧光法和二维相关分析技术研究了不同浓度Ⅰ型胶原溶液中胶原分子聚集行为随温度升高(10~70 ℃)的变化规律。选取0.2,0.4,1.6 mg·mL-1的胶原溶液,在初始温度下各浓度溶液中胶原分子分别处于单分子状态、较低程度和较高程度的聚集态。研究表明：波长差为9 nm的同步荧光光谱中,激发波长282和292 nm处荧光峰分别归属于未参与形成氢键的Tyr(酪氨酸)残基和参与形成氢键的Tyr残基。对升温过程同步荧光数据进行二维相关分析,得两荧光值对温度的响应顺序,进而推测得到：当温度低于30 ℃时,0.2 mg·mL-1溶液中出现了胶原分子间形成Tyr残基参与的氢键的趋势。0.4和1.6 mg·mL-1的溶液中原有聚集体可能发生进一步聚集,形成疏水微区。当逐步接近胶原变性温度(36~38 ℃)时,推测0.4和1.6 mg·mL-1胶原溶液中的疏水微区和聚集体有被破坏的趋势,而0.2 mg·mL-1胶原溶液保持分子间形成氢键的趋势。超过胶原变性温度时,各浓度溶液中胶原分子三股螺旋结构发生松散。当超过45 ℃时,胶原分子三股螺旋结构松散的趋势更为明显。     

光诱导辣根过氧化物酶催化活性变化及机理研究

辣根过氧化物酶(HRP)是广泛应用的一种生物催化剂,其光照后HRP酶活性变化的机理还未见报道。利用紫外-可见(UV-Vis)、同步荧光、圆二色(CD)光谱研究了光对HRP催化活性及酶活变化机制。实验结果表明：光照射HRP可促使其发生还原反应,同时其催化活性会发生变化。UV-Vis吸收光谱数据显示,光照射后HRP的Soret带403 nm最大吸收峰红移、Q带498 nm处氧化峰强度下降,说明经光照射HRPFe(Ⅲ)被还原为HRPFe(Ⅱ)。不同波长对光照还原影响程度为280 nm>254 nm>498 nm>403 nm;酶活为403 nm>498 nm>254 nm>280 nm;280 nm波长光照射下,Phe,Trp,Tyr和Cys四种游离氨基酸以及谷胱甘肽的加入均对光照还原有促进作用。酶活性与光照还原程度紧密相关,因Fe(Ⅱ)无法提供空轨道与H₂O₂配位,所以光诱导Fe(Ⅲ)还原导致酶活下降。同步荧光和圆二色光谱揭示了光照还原后HRP血红素的构象发生了变化,构象的变化也是光诱导酶活变化的原因之一。紫外光影响酶活性下降的因素为光照引发活性中心Fe(III)还原,蛋白质构象变化的贡献。研究结果对进一步了解光对含血红素蛋白(酶)结构和功能的影响有重要的理论和实际意义。     

基于双光谱二维相关谱的葡萄糖溶液温度扰动分析方法研究

在近红外光谱分析应用中，温度扰动导致的光谱变化对于定量分析的准确度影响较大。针对温度扰动识别及定量分析的需要，研究了基于双光谱二维相关谱(2T2D-COS)的光谱扰动分析方法。选择葡萄糖水溶液为样本，根据人体血糖浓度范围和在体组织温度范围设计实验，测量样本在浓度扰动和温度扰动下的透射光谱。对其进行基线校正和滤波预处理后，通过2T2D-COS分析得到浓度扰动和温度扰动下的异步谱。结果表明，温度扰动引起的交叉峰出现在强氢键结合水对应的特征吸收波长(1 474 nm)和弱氢键结合水对应的特征吸收波长(1 410 nm)附近，而葡萄糖浓度扰动引起的交叉峰出现在水分子对应的特征吸收波长(1 450 nm)和葡萄糖分子对应的特征吸收波长(1 595 nm)附近。为了定量分析样品温度，进一步提取了温度扰动异步谱交叉峰1 410 nm波长下的切片谱，其在1 410～1 600 nm波段的相关峰强度随温度的升高而增大，与样品温度之间具有较好的相关性；选择波长(1 475±4) nm范围内的切片谱，对谱峰强度积分后进行线性拟合，建立样品温度的线性回归模型，对温度的预测均方根误差可以达到0.125 9℃。以...     

利用二维红外相关光谱研究胶原/透明质酸共混物的相互作用

以胶原/透明质酸共混物中透明质酸的含量为外扰,利用二维红外相关光谱法研究了胶原/透明质酸共混物的构象变化及它们之间的相互作用.研究发现,1694,1524与1241 cm-1归属于胶原酰胺带的C=O对称伸缩振动、N-H摇摆与N-H面内变形振动峰之间存在同步正交叉峰,表明随着透明质酸组分的增加,胶原的链段构象发生了变化.当胶原/透明质酸共混体系中透明质酸含量由0增至50%时,1045cm-1归属于透明质酸的C-OH伸缩振动峰与1694 cm-1归属于胶原C=O对称伸缩振动峰存在同步负交叉峰,表明透明质酸的O-H与胶原分子的C=O之间形成了氢键;当透明质酸含量从50%增至90%时,1045 cm-1的同步峰几乎消失,而在φ(1694,1524),φ(1694,1241),φ(1524,1241)出现的正交叉峰反而增强,说明透明质酸的O-H不再与胶原形成氢键,而是透明质酸的C=O与胶原分子的N-H之间形成氢键,致使胶原构象发生了变化.     

同步荧光光谱法研究肿瘤芳香族氨基酸残基含量的变化

用同步荧光光谱法评估原发性肝细胞癌患者血浆、肝癌荷瘤小鼠以及培养细胞(HepG2和HL-7702)中酪氨酸(Tyr)和色氨酸(Trp)残基水平变化。固定发射波长λ_em和激发波长λ_ex之间的波长差Δλ分别为20和60 nm,激发和发射单色器同时进行扫描,确定350 nm为Trp的同步特征发射峰位置,318 nm为Tyr的同步特征发射峰位置。结果表明,肝癌患者及荷瘤小鼠血浆蛋白质所含Tyr和Trp残基的荧光强度明显增加。相反,肝癌细胞或荷瘤小鼠肿瘤组织中Tyr和Trp残基荧光强度却随生长时间增长而减少。进一步实验表明,具有抗癌活性的苦参碱处理癌细胞后,细胞Tyr和Trp残基的荧光强度升高。这些结果表明,Tyr和Trp残基的变化可能参与了肿瘤的发生发展。     

菠菜和苏州青类囊体溶液的光谱特性

通过分析不同波长光激发下菠菜(Spinach)和苏州青(Suzhou Green)类囊体溶液的发射光谱和荧光光谱,以及同一波长下磁场处理前后类囊体溶液的光谱变化,探讨了低强度稳恒磁场对类囊体溶液的作用机理.结果表明,类囊体溶液中形成了大量的氢键,磁场处理前菠菜和苏州青的氢键喇曼散射峰为531nm和533.2nm,两者光系统II(PSII)荧光分别在689.8nm和686nm;磁场处理后两者的喇曼散射峰变为532.8nm和532.4nm,PSII荧光变为686.8nm和685.4nm.磁场改变了两样品中氢键键能,使其趋于相等.     

乙醇溶液的荧光光谱研究

分别从理论和实验上对乙醇水溶液在可见波段产生的荧光光谱及其特性进行了分析研究结果表明,在波长为253.7nm的紫外光激励下,乙醇溶液可以产生两个较强的荧光峰,即278～493nm和534～665nm荧光峰随乙醇溶液浓度的变化而变化,但在溶液的高浓度区和低浓度区,荧光的变化规律不同经理论分析认为,乙醇在253.7nm的激励下发出的荧光是由乙醇分子中C-OH基团的孤对电子产生的研究乙醇溶液的荧光光谱及其特性可为其作为有机溶剂对有机高分子的荧光光谱进行研究提供参考.     

不同体系下氢键对聚丙烯酰胺光谱的影响

采用红外,紫外光谱分析不同体系下氢键对部分水解高分子聚丙烯酰胺光谱的影响。研究表明,高分子聚丙烯酰胺中的酰胺基与部分水解的羧酸基能形成分子内氢键导致酰胺基中游离-NH₂特征吸收峰向低频方向移动;聚丙烯酰胺在水溶液中随浓度的增大主要形成分子内氢键使最大吸收波长发生红移;在含中等浓度钠离子和钙离子的水溶液体系下,分子内氢键和分子间氢键同时存在,在含高浓度钠离子和钙离子体系下,则主要形成分子间氢键。不同体系下,氢键对聚丙烯酰胺光谱的影响不同：在水溶液体系下,其最大吸收波长红移8 nm,在钠离子单独存在的体系下,最大吸收波长红移4 nm,在钙离子和钠离子同时存在的体系下,最大吸收波长红移2 nm。     

菠菜和苏州青类囊体溶液的光谱特性

通过分析不同波长光激发下菠菜(Spinach)和苏州青(Suzhou Green)类囊体溶液的发射光谱和荧光光谱,以及同一波长下磁场处理前后类囊体溶液的光谱变化,探讨了低强度稳恒磁场对类囊体溶液的作用机理.结果表明,类囊体溶液中形成了大量的氢键,磁场处理前菠菜和苏州青的氢键喇曼散射峰为531 nm和533.2 nm,两者光系统II(PSII)荧光分别在689.8 nm和686 nm;磁场处理后两者的喇曼散射峰变为532.8 nm和532.4 nm,PSII荧光变为686.8 nm和685.4 nm.磁场改变了两样品中氢键键能,使其趋于相等.     

Novel Quadruple Fluorescence Properties of Two Benzoylthiourea Isomers

Two benzoylthiourea isomers, N-2-flurobenzoy-N'-4- (N,N-dimethyl)amidophenylthiourea (2FBDAPT) and N-4-fluro-benzoy-N'-4- (N,N-dimethyl)amidophenylthiourea (4FBDAPT) were determined by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), nuclear magnetic resonance (NMR) and X-ray diffraction. It was found that intra- and intermolecular hydrogen bonds played an important role in determining their conformations. Electronic spectra of the two compounds were investigated by UV absorption and steady-state fluorescence methods. The intermolecular hydrogen bond between the title compounds and methanol molecules caused the long wavelength absorption bands in methanol to weaken and vanish indeed. Quadruple fluorescence bands in ultraviolet and visible region were observed in the studied solvents upon the variable excitation wavelength. As same as Azumaya's suggestions for benzanilide (BA), F4 fluorescence bands with the maximum wavelength (λ(max)) between 546?nm and 622?nm were characteristic of TICT fluorescence. F3 bands of λ(max) from 434?nm to 483?nm were explained by the ESIPT model of the S1 state of the thiol tautomer to the S1 state of the keto tautomer. The new proposition was that F2 bands with λ(max) at about 365?nm were attributed to ESIPT from the S1 state of the thiol tautomer to the S0 state of the enol tautomer. And F1 fluorescence emissions with λ(max) at about 310?nm originated from the local S1 transitions of the enol tautomer. All experimental results were supported by MP2, CASSCF and CASPT2 quantum chemical calculations.     

7-羟基香豆素与三种芳香族氨基酸作用的荧光光谱研究

运用荧光光谱和紫外光谱研究7-羟基香豆素UBM分别与色氨酸Trp,酪氨酸Tyr和苯丙氨酸Phe三种芳香族氨基酸的相互作用。结果表明在模拟人体生理条件下,UMB能引起上述氨基酸发生荧光猝灭,最大猝灭波长依次为347,303和282 nm,猝灭机制均为静态猝灭,相互之间均以摩尔比1：1形成了复合物,且得到两种温度下UMB与Trp,Tyr和Phe反应的表观平衡常数K_c分别为298.15 K时2.993×106,7.858×104和1.186×103 L·mol-1,310.15 K时2.702×104,1.063×105和8.352×103 L·mol-1。热力学函数变化表明UMB与以上三种氨基酸结合作用较强,其中UMB-Trp相互作用力是氢键或范德华力,UMB-Tyr和UMB-Phe相互作用主要以疏水作用为主,同时都可能存在偶极-偶极之间的相互作用。     

Fluorescence of nanoparticles of organic matter dissolved in natural water

The fluorescence of nanoparticles of dissolved organic matter under 270-, 310-, and 355-nm excitation is studied for different molecular fractions. The fluorescence quantum yield of the colloidal (molecules of size 5–200 nm) and low-molecular-weight (molecules smaller than 5 nm) fractions are obtained. It is shown that the spectral position of the fluorescence peak depends on both the size of the molecules and the excitation wavelength.     

常用合成食品色素荧光光谱研究

分析合成食品色素的分子结构特点,根据荧光与分子结构的关系,理论上推断合成食品色素是荧光物质。应用SP-2558多功能光谱测量系统,测得胭脂红、苋菜红、柠檬黄、日落黄、亮蓝等五种最常用的合成食品色素标准溶液的三维荧光光谱。结果表明,胭脂红在波长330～430 nm的光激发下,产生较强荧光,荧光峰值波长为621 nm,最佳激发波长为376 nm;苋菜红在波长300～440 nm的光激发下,产生较强荧光,荧光峰值波长为643 nm,最佳激发波长为370 nm;柠檬黄在波长280～380 nm的光激发下,产生很强荧光,荧光峰值波长为565 nm,最佳激发波长为315 nm;日落黄在波长310～410 nm的光激发下,产生较强荧光,荧光峰值波长为592 nm,最佳激发波长为348 nm;亮蓝在波长320～390 nm的光激发下,产生较强荧光,荧光峰值波长为456 nm,最佳激发波长为350 nm。进而对这五种合成食品色素的荧光光谱进行了分析讨论。结果可为食品色素检测和食品安全提供帮助。     

应用荧光光谱和径向基函数神经网络定量检测三聚氰胺

实验发现三聚氰胺溶液在紫外光激发下产生较强荧光,测得其荧光峰在310～600 nm之间,荧光峰值波长为420 nm左右,荧光相对强度与三聚氰胺溶液浓度呈现复杂的非线性关系。提出了采用径向基函数神经网络结合荧光光谱对三聚氰胺溶液浓度进行测定的方法。对每个样本选取30个发射波长值所对应的荧光强度作为网络数据,训练、建立了径向基函数神经网络。应用训练好的径向基函数神经网络,对5种三聚氰胺溶液的浓度进行预测,结果相对误差分别为0.93%,0.09%,0.31%,1.55%,4.61%。该方法能快捷、准确地测定三聚氰胺在溶液中的含量,为三聚氰胺检测及食品安全监管提供了一种新方法。     

蒜氨酸与牛及人血清白蛋白的相互作用

运用荧光光谱和同步荧光光谱法,研究在pH 7.40的Tris-HCI缓冲体系下,蒜氨酸与牛血清白蛋白(BSA)和人血清白蛋白(HSA)的相互作用。采用荧光分光光度计,以280 nm为激发波长,扫描300～500 nm范围的荧光发射光谱;分别设置波长差Δλ=15 nm和Δλ=60 nm扫描同步荧光光谱图;用Stem-Volmer和Lineweaver-Burk方程及热力学方程处理数据。荧光光谱法结果表明蒜氨酸能猝灭BSA及HAS的荧光;得到蒜氨酸与BSA反应的结合常数在298和310 K时分别9.81×102和6.15×102 L·mol-1;与HSA反应的结合常数在298和310 K时分别2.21×102和6.84×102 L·mol-1;蒜氨酸与两种蛋白的反应均为自发进行;与BSA的作用力为静电作用而与HSA的作用为疏水作用力;同步荧光光谱表明,蒜氨酸与BSA作用过程中主要影响酪氨酸残基,对HSA中的两种氨基酸残基均有影响。实验结果为研究蒜氨酸与生物小分子物质相互作用的机制提供了一定的理论依据。     

不同波长激发光对血清荧光光谱影响的实验研究

采用日本岛津荧光光度计RF5301,研究了血清的荧光光谱与激发光波长的关系。实验结果表明：在不同波长的紫外光激励下,血清产生的荧光光谱线型及峰值波长基本相同,与激励光波长无关,但荧光峰强度随激励光波长变化而变化。血清的荧光光谱有两个较强的荧光发射区,其中第一个发射区处于300～410 nm,第二个发射区处于410～530 nm。当激发光波长小于310 nm,荧光主要集中在第一发射区,荧光峰位于330和370 nm处,并产生竞争现象。当激发光波长大于250 nm时,只出现330 nm处的荧光峰,其最佳激励光波长为300 nm;当激发光波长大于320 nm,第一发射区的荧光变弱,在第二发射区的荧光变强,荧光峰位于452 nm。此研究为血液的光谱特性研究提供了实验依据,对光诱导荧光光谱诊断技术中激发光波长的选择具有一定的参考价值。