1★药物荧光分析法研究进展_潘祖亭

第46卷　第6期 武汉大学学报(自然科学版) V ol.46　N o.6 2000年12月 J.Wuhan U niv.(Nat.Sci.Ed.) D ec.2000,674～680

文章编号:0253-9888(2000)06-0674-07

综　述

药物荧光分析法研究进展

潘祖亭,刘义庆,刘小玲

(武汉大学化学与环境科学学院,湖北武汉430072)

摘　要:简要概述了药物分析中荧光分析法的研究现状、应用前景和发展趋势,特别评介了药物荧光分析中的表面活性剂增溶增敏作用及其机理、包络作用及其机理、荧光探针分析法和三维荧光光谱分析法等.

关　键　词:药物分析;荧光光谱;包络作用;表面活性剂;荧光探针;三维荧光光谱

中图分类号:O657.39 文献标识码:A

0　引　言

药物分析是分析化学原理、方法和技术在药学研究及生命科学研究领域中的具体应用.分析化学学科自身的进步以及它与其它学科的交叉发展,尤其是近年来现代分析仪器和计算机技术的联用,为拓展药物分析的应用领域打下了良好的基础.目前,药物分析(包括体液中的药物及药物残留量的分析)发展的主要趋势是如何能够简便、快速地从复杂组成的样品(含体液)中灵敏、可靠地检测一些痕量成分,了解进入体内的药物在体内的吸收、分布、排泄、代谢及转化信息,以及药物分子与受体分子之间的关系,减少药物的毒副作用,改造药物的分子结构,为研制疗效更好、毒性更低的药物提供可靠信息.常用的药物分析方法有薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、超临界流体色谱法、毛细管电泳技术及紫外分光光度法等,但目前,药物荧光光谱分析法异军突起,越来越引起分析工作者的极大关注.

原子和分子发射的荧光是激发态电子跃迁到基态过程中所伴随的一种发光现象.物质的相对荧光光谱可作为物质定性和定量分析的重要手段.荧光分析法因具有高灵敏度、高选择性、信息量丰富、检测限低等特点,广泛用于生物化学、生物医学、临床分析等研究领域的痕量分析,以及从分子水平上对核酸、蛋白质、多肽等生物大分子及超痕量、超微量生物活性物质、单个细胞内神经传递物质(多巴胺儿茶酚胺等)的分析等.常规的荧光分析方法由于受到拉曼峰和散射光的背景干扰,影响到检测的灵敏度和选择性.因此,一些新的荧光光谱分析新技术新方法应运而生,诸如新型荧光试剂的合成[1]、稀土荧光探针法、光化学荧光法[2]、电解荧光法[3]、激光荧光法、导数荧光法、时间分辨荧光法[4]、全反射三维荧光光谱法[5,6]、偏振荧光光谱法、荧光免疫测定法[7]、荧光反应速率法[8]、荧光成象技术[9]、荧光光纤传感器[10]、能量转移荧光分析[11]、分子有序组合体微环境荧光分析[12]等.这些方法和技术的应用加速了各种新型荧光分析仪器的研制,使荧光分析不断朝着高效、痕量、微观和自动化方向发展,极大地提高了荧光分析法的灵敏度、选择性和特异性,应用范围不断扩大.随着荧光分析方法研究与应用的迅猛发展,有关荧光分析法原理和应用的专著也陆续出版发行[13,14].荧光光谱分析法在药物分析中已得到广泛应用,取得了许多重要的研究成果.

收稿日期:2000-01-15

基金项目:国家自然科学基金资助项目(294340201)

作者简介:潘祖亭(1945-),男,教授,现从事分析化学教学与药物分析研究.

1　胶束增溶增敏荧光分析法

某些药物自身能发射强的或者较强的荧光,可

用荧光分析法直接进行检测,喹啉是最早使用直接荧光法测定的药物之一.Li L S 等用荧光光谱法研究了抗癌剂药物放射菌素D 与胸腺DNA 相互作用的构性关系[15]

.某些药物虽然自身不能发射荧光,或者荧光较弱,但可适当加入某些增溶、增敏试剂,如表面活性剂SDS,CTM AB,CPB,PVA,Tr itonX-100以及环糊精( -CD 、 -CD 和 -CD)等,来增强荧光强度,提高分析的灵敏度.有关表面活性剂的增溶原理,郑用煦等曾有评述[16].溶液中的表面活性剂分子在临界胶束浓度时,能够排列成憎水基朝里、亲水基朝外的具有一定大小内腔的胶束,胶束近似球形,而大部分小胶束则为椭圆形,其轴长比约为2∶1,离子型表面活性剂胶束具有碳氢链内腔,其极性端处于胶束与水的交界面.胶束具有使某种浓度以上难溶水的物质(客体)在水中的溶解度显著增加的特性,称为胶束的增溶作用.增溶作用可使客体的化学势大为降低,体系的稳定性明显增强.胶束的另一特性是荧光增敏作用.在这种新的介质体系中,被胶束增溶的荧光物质(或称荧光探针M icelle-solubilized fluorescent probe)的极性、粘度、含氧量、刚性、介电常数、立体化学结构和产物电荷分布等微环境与其在本体溶液中大不相同,与这些微环境有关的激发光谱、发射光谱、量子效率和荧光寿命、化学反应速率和定位反应产物等,也与其在本体溶液中大不相同,因此,许多客体及客体配合物的荧光强度明显增大.胶束的存在,大大降低了荧光分子的非辐射过程速率,而辐射速率常数改变不大,因此,量子效率增加,激发光寿命增长;客体分子

穿入、吸附和包络于胶束内外,使其行动受到限制,

客体分子有效吸光面积增大,摩尔吸光系数增加,其激发态也不因溶液中的荧光熄灭体的碰撞而获得保护;而且,当表面活性剂与携带相反电荷的荧光配离子形成多元离子缔合物,或者表面活性剂的位置与分子中的带电基团和共轭大 键不相毗邻时,增敏作用非常明显

[17]

.

胶束增溶增敏荧光法用于药物分析时,不仅提高了分析灵敏度和选择性,而且可在分子水平模拟生物体系的细胞膜结构,对药物在体内的分布和作用机理进行研究.研究表明,在荧光分析中联合使用表面活性剂与具有一定特殊结构的有机大分子如环糊精等,增溶、增敏效果更佳.环糊精因为有其特殊的环腔结构为分析工作者广泛使用,其中尤以 -CD 用得最多. -CD 能包络许多尺寸适宜的有机和无机分子.其包络结构示意图如图1所示, -CD 与客体形成包络物的难易程度、包络物的稳定性等,与客体分子的形状、大小、极性强弱、介质环境等因素有关.在包络过程中, -CD 分子能把受激单线态客体分子圈隔在腔体内,以屏蔽本体水相中的荧光猝灭和非辐射衰减过程的影响,提高荧光分子的荧光强度和荧光寿命,而且 -CD 环腔内具有较高的电子云密度,对腔体内客体分子的电子云共轭大 键有较强的微扰作用,使荧光强度发生明显变化.李志良等[18]

研究了 -CD 对药物大、小分子的包络作用,并用Benesi -Hildbrand 方法测定了表征包络物特性的包络物形成常数等重要参数,利用 -CD 的包络作用测定了血液中龙胆苦碱和大黄素的浓度,研究了它们的药代动力学行为.潘祖亭、徐勉懿等[19～25]

比较系统地研究了 -CD 与药物形成包络物的增敏特性、协同增敏作用和包络作用机理,测定了 -CD 分别与土霉素酸性降解物和a-

萘乙酸等形成

图1 -CD 的环腔结构及其包络物结构示意图

(a) -CD 对二氢苊可能的包络方式 (b) -CD 对DOT C 可能的包络方式 (c) -CD 与乙醇可能的作用方式

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第6期 潘祖亭等:药物荧光分析法研究进展