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全内反射同步荧光法研究界面吸附行为及其应用

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卟啉具有重要的生物物理化学作用，它能与蛋白质相互作用并吸附到细胞膜表面，因此卟啉和蛋白质在界面上相互作用的研究具有重要的意义。全内反射荧光技术是目前在单分子水平上研究界面的一种有效方法，同步荧光技术具有提高选择性、简化光谱等优点；将上述两种技术相结合，可有效地减少界面散射光的干扰，并窄化界面荧光光谱。本文应用全内反射同步荧光技术研究水溶性卟啉与牛血清蛋白以及不同表面活性剂在界面上的吸附及应用。论文分为如下四章： 第一章简要介绍了全内反射荧光法的原理以及特点，并比较了一些目前已有的界面研究方法的优缺点。对目前全内反射荧光法在蛋白质的固-液界面吸附的应用，以及液-液界面吸附研究做了综述，同时介绍了卟啉与蛋白质界面化学的研究状况。 第二章建立了利用蛋白质吸附在液－固界面上的同步荧光信号随本体溶液浓度的增加呈线性关系，定量测定本体蛋白质溶液浓度的新方法。应用全内反射同步荧光法研究了以meso-四（4－磺酸基苯基）卟啉（TPPS）标记牛血清蛋白（BSA）在石英亲水界面上的吸附。考察了检测时间、pH值、离子强度以及TPPS浓度等影响蛋白质界面吸附的因素，检测限是94 μg/L。该法用于实际人血清蛋白样品的测定，得到令人满意的结果。第三章应用全内反射同步荧光技术研究了不同的表面活性剂对TPPS在正己烷/水界面上吸附的影响。比较了TPPS在界面上与在水相中荧光性质的差异，研究了全内反射同步荧光强度随表面活性剂种类、表面活性剂浓度及溶液pH值的变化情况，探索了TPPS的界面吸附行为。在阳离子表面活性剂中，TPPS在界面上有较强的吸附；而在阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂存在或无表面活性剂存在的情况下TPPS则在界面的吸附很微弱；并着重考察了阳离子表面活性剂CTAB对TPPS界面荧光性质的影响。界面上的荧光光谱与未质子化的TPPS（TPPS4-）相近，但红移8-9nm；结果说明，不论表面活性剂存在与否，TPPS4-能够选择性地吸附在正己烷/水界面上，但在阳离子表面活性剂中，TPPS4-在液-液界面的吸附能力最大。研究显示在阳离子和阴离子表面活性剂中，静电力在TPPS界面吸附过程中应起重要作用。 第四章应用全内反射同步荧光技术研究蛋白质与卟啉在甲苯－水界面的相互作用。 首先考察了pH对不同浓度体系中BSA与TPPS结合的影响，在BSA和TPPS浓度比较高(1.0×10-5mol/L)的体系中，BSA与TPPS强烈结合，pH对二者结合不产生影响；而在浓度较低体系(1.0×10-7mol/L)中，pH对BSA和TPPS的结合有着决定性的影响。 其次建立了现场检测油-水双相体系的技术，考察BSA与TPPS在水相、界面以及油相的分配和型体特征，得到CBSA，CTPPS均为1.0×10-6mol/L的体系中，界面吸附量为1.1×10-10mol/cm2。并对卟啉在不同环境中的荧光光谱进行比较，证明：油-水界面极性与非极性的有机相接近；BSA与TPPS结合后，BSA为TPPS提供了类似非极性的微环境。 进一步考察了不同的BSA与TPPS浓度比例对本体和界面荧光特征光谱影响，在一定条件下，不管本体中两者如何结合，BSA与TPPS总是以1:1的结合体（BSA-TPPS）吸附到界面上。pH=3.1，根据体系浓度与界面荧光信号强度的曲线关系，得到BSA在油-水体系中的临界胶束浓度(cmc)为1.0×10-4mol/L；并根据Langmuir吸附公式，计算得到BSA-TPPS在甲苯－水界面的饱和吸附量为9.3×10-10mol/cm2，吸附平衡常数是1.2×107 L/mol。

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