當(dāng)代環(huán)境科學(xué)有機(jī)分析
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1現(xiàn)代有機(jī)生物分析在酶化學(xué)檢測方面的應(yīng)用
1．1用毛細(xì)管電泳化學(xué)發(fā)光檢測對黃嘌呤氧化酶抑制劑的篩選
黃嘌呤氧化酶(XOD)是人體內(nèi)產(chǎn)生尿酸過程中的關(guān)鍵酶，它的主要生化作用是催化次黃嘌呤氧化為黃嘌呤(Xa)，并最終生成尿酸(UA)。尿酸產(chǎn)生過剩，會導(dǎo)致高尿酸血癥。因此維持正常水平的尿酸濃度是預(yù)防痛風(fēng)和其它疾病的重要途徑。XOD抑制劑可通過抑制XOD的活性來減少尿酸的產(chǎn)生，是治療高尿血癥和痛風(fēng)的一類重要藥物。姜靜等［3］基于毛細(xì)管電泳活性發(fā)光檢測法，結(jié)合電泳中介微分析技術(shù)，建立了黃嘌呤氧化酶活性分析和抑制劑篩選的新方法。在優(yōu)化條件下，測定了黃嘌呤氧化酶活性，并用標(biāo)準(zhǔn)抑制劑考察該方法用于酶抑制劑篩選的可行性，最后對十余種中草藥進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)高良姜的乙醇提取物對黃嘌呤氧化酶顯示出較好的抑制效果，故其可能成為新型的XOD抑制劑。并將其新方法廣泛應(yīng)用于中草藥中黃嘌呤氧化酶抑制劑的篩選。
1．2酶催化-納米金共振散射光譜法檢測堿性磷酸酯酶
堿性磷酸酯酶(ALP)是一種重要的酶，廣泛存在于動物組織和微生物中。當(dāng)人體組織發(fā)生病變時，ALP的含量出現(xiàn)異常，因此檢測磷酸酯酶的含量對臨床診斷具有重要意義。吳蒙等［4］在pH8．9的Tris-HCl緩沖溶液中，用堿性磷酸酯酶催化2-磷酸抗壞血酸酯水解生產(chǎn)抗壞血酸，用抗壞血酸還原氯金酸生成納米金微粒，該微粒在600nm處的共振散射峰強(qiáng)度與堿性磷酸酯酶濃度在1．33×10－5～4．0U/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，該法用于血清樣品測定，結(jié)果滿意。故該法是一種檢測堿性磷酸酯酶的共振散射光譜分析新方法。
1．3過氧化氫在胺基硅烷磁性納米材料修飾電極上的電化學(xué)行為及對酶的固定
過氧化氫(H2O2)是食品、制藥、臨床、工業(yè)和環(huán)境分析等領(lǐng)域中的一種重要媒介體。近年來，對H2O2測定的研究十分活躍。經(jīng)過硅烷化的磁性納米材料不僅具有磁性，可以在外加磁場的作用下方便的分離;而且通過表面修飾賦予的表面功能基團(tuán)，使得該磁性納米粒子具有良好的生物相容性、穩(wěn)定性、對酶有較好的親和力。黃玉梅等［5］合成了胺基硅烷磁性納米粒子(A-SMNPs)，并將其用于辣根過氧化酶(HRP)的固定，制備了PDDA/HRP/A-SMNPs/GCE修飾電極，并運(yùn)用化學(xué)阻抗(EIS)、循環(huán)伏安和安培檢測等方法研究了過氧化氫(H2O2)在該修飾電極上的電化學(xué)行為。在優(yōu)化實驗條件下，該傳感器對H2O2具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好和選擇性良好的特點(diǎn)。
1．4QCM和SERS聯(lián)用檢測凝血酶的研究
拉曼光譜作為一種重要的振轉(zhuǎn)光譜，是研究生物大分子的重要手段，可以在水溶液環(huán)境下表征分子結(jié)構(gòu)及其變化，表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)效應(yīng)可使在特殊制備的一些活性基質(zhì)表面上吸附分子的拉曼散射信號大大增強(qiáng)，從而為生物大分子的超拉曼檢測打開了大門。岳小雷等［6］以凝血酶為研究對象，基于適配子識別技術(shù)，實現(xiàn)了壓電石英體微天平和拉曼表面增強(qiáng)光譜的同時檢測，不僅可以通過壓電石英晶體微天平對檢測適配子與凝血酶的識別作用過程，而且可同時通過拉曼光譜得到凝血酶的分子結(jié)構(gòu)信息，本方法為核酸適配子的實際構(gòu)建和石英篩選提供新的實驗手段。
1．5手性重力大小與方向性對α-淀粉酶活性的效應(yīng)分析
研究表明，納米顆粒、光照環(huán)境以及力場等外在因素在生命體中均能夠產(chǎn)生與之對應(yīng)的生物效應(yīng)。很多研究發(fā)現(xiàn)，在超重或微重力條件下會影響相關(guān)基團(tuán)表達(dá)。但人們總是關(guān)注于力的大小效應(yīng)，而忽視了力的方向性效應(yīng)。袁龍飛等［7］通過光譜學(xué)方法，測定了手性重力的大小及方向?qū)Ζ?淀粉酶活性的影響。結(jié)果表明，超重力場會提高α-淀粉酶活性，且右手螺旋力更能提高其活性，并在4000g為其最適點(diǎn)。考慮到地球重力的晝夜周期性變化的事實，表明重力可能也是生理節(jié)律的重要授時因子之一。該研究將在生命科學(xué)的研究中得到應(yīng)用。
2現(xiàn)代有機(jī)分析在生命科學(xué)及環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用
2．1毛細(xì)管電色譜法分離嘌呤堿及核苷化合物
毛細(xì)管電色譜法(CEC)是近年來發(fā)展起來的新方法，具有快速、高效、進(jìn)樣量少等特點(diǎn)，分離的核心部分是整體柱。有機(jī)整體柱制備方法簡單、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、重現(xiàn)性好，選擇單體具有多樣性，已成為目前研究最為廣泛的一類整體柱。核苷和堿基是生物體的重要物質(zhì)，在生命科學(xué)、藥物等領(lǐng)域中研究廣泛。張琳等［8］以C18為單體，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)為交聯(lián)劑，制備了一種疏水性有機(jī)整體柱，該柱具有良好的通透性，較高的柱效。利用該柱基于毛細(xì)管電色譜法，對3種嘌呤堿和4種核苷，即腺嘌呤、次黃嘌呤、甲氨基嘌呤、甲基腺苷、鳥苷進(jìn)行了快速有效地分離和檢測。
2．26-芐氨基嘌呤-Cu(Ⅱ)-三苯烷類染料體系的吸收和共振瑞利散射光譜及其分析應(yīng)用
6-芐氨基嘌呤(6-BA)是第1個人工合成的外源性細(xì)胞分裂素，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、果樹及園藝作物組織的培養(yǎng)，具有將氨基酸、生長素、無機(jī)鹽等攜向處理部位，促進(jìn)根尖及芽產(chǎn)生愈傷組織并分化;縮短生長周期，提高坐果率;能促進(jìn)δ-氨基乙酰丙酸的生物合成等多種效能。其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、水果和園藝作物中起著重要的作用，但過量或濫用細(xì)胞分裂素，可能會破壞水果和蔬菜中的營養(yǎng)成分，故在農(nóng)業(yè)、水果生產(chǎn)食用過程中，必須嚴(yán)格規(guī)范使用范圍并控制其用量，使其更好的服務(wù)于人類。故研究對6-芐氨基嘌呤的痕量測定方法，無論對藥物分析或農(nóng)產(chǎn)品殘留量檢驗都是非常重要的。為此，黎小艷等［9］在pH5．0HAc-NaAc介質(zhì)中，讓6-芐氨基嘌呤與Cu(Ⅱ)及三苯甲烷類染料反應(yīng)，形成離子締合物，其能引起吸收光譜，使共振瑞利散射及倍頻散射顯著增強(qiáng)，其強(qiáng)度變化與6-BA濃度增加呈線性關(guān)系，3種方法測得里斯沙明綠體系的檢出限分別為5．48，119．70，64．20ng/mL。將RRS法用于豆芽中6-BA的快速測定，結(jié)果滿意。同時，他們還計算了6-BA的電荷分布，對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
2．3四氧化三鐵納米磁珠富集磷酸化多肽的研究
蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化幾乎調(diào)節(jié)著生命活動的整個過程，包括細(xì)胞的增殖、發(fā)育和分化、神經(jīng)活動、肌肉收縮、新陳代謝、腫瘤發(fā)生等。因此，對蛋白質(zhì)磷酸化位點(diǎn)進(jìn)行分析，有助于闡明蛋白質(zhì)磷酸化的機(jī)制與功能。生物質(zhì)譜是目前進(jìn)行蛋白質(zhì)磷酸化分析最有力的方法之一，但由于細(xì)胞蛋白質(zhì)磷酸化的豐度很低，以及在質(zhì)譜分析中磷酸化的肽段離子化效率低，磷酸化肽段的質(zhì)譜信號會被非磷酸化肽的質(zhì)譜信號壓制，因此，在磷酸化蛋白質(zhì)的質(zhì)譜分析鑒定前，需要結(jié)合高效的富集技術(shù)才能提高信號比。為此，付潔英等［10］利用四氧化三鐵磁性納米材料對磷酸化肽段的特異性吸附，構(gòu)建了一個快速、高效鑒定分析磷酸化蛋白質(zhì)的新技術(shù)，實驗證明，通過四氧化三鐵納米磁珠對磷酸化多肽的富集，使其進(jìn)行了準(zhǔn)確測定。
2．4利用柱前衍生毛細(xì)管電泳化學(xué)發(fā)光法高靈敏度檢測生物樣品中氨基酸
作為蛋白質(zhì)合成中必不可少的原料，氨基酸廣泛存在于血液、尿液、唾液等生物樣品中，并在新陳代謝中起著重要作用，因而對其痕量檢測意義重大。李濤等［11］發(fā)現(xiàn)，DPC在毛細(xì)管電泳化學(xué)發(fā)光體系中能極大的增強(qiáng)Luminol-H2O2的發(fā)光強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上建立了采用ABEI對氨基酸進(jìn)行柱前衍生化，基于超常氧化態(tài)銅離子復(fù)合物二過碘酸合銅(DPC)對魯米諾(Luminol)-H2O2化學(xué)發(fā)光體系的高效催化，建立了氨基酸的毛細(xì)管電泳-化學(xué)發(fā)光檢測方法。氨基酸以異魯米諾(ABEI)衍生后，定量限可達(dá)0．20μm。該法是對生物樣品中的氨基酸進(jìn)行高靈敏度測定的新方法。
2．5聚合物整體柱微萃取與高效液相色譜法聯(lián)用
檢測氨基甲酸酯類農(nóng)藥氨基甲酸酯類農(nóng)藥對多種害蟲有良好的殺除效果，因而被廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，特別是蔬菜、水果，但其殘留嚴(yán)重影響人體健康。因此，建立簡單、快速的氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留的檢測方法具有重要意義。馬會會等［12］以聚(甲基丙烯酸-乙二醇二甲基丙烯酸酯)毛細(xì)管主體柱作為萃取裝置，利用聚合物整體柱微萃取與高效液相色譜聯(lián)用技術(shù)，建立了同時測定水果、蔬菜中氨基甲酸酯類農(nóng)藥的分析方法。為了得到較高的萃取效率，他們還優(yōu)化了影響萃取效率的參數(shù)(萃取流速、萃取體積、解析液流速等)。該方法具有簡便、快速、靈敏度高、分析重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，用于實際水果、蔬菜中氨基甲酸酯類農(nóng)藥的檢測，獲得了較好的結(jié)果。
3現(xiàn)代有機(jī)分析在日常生活中的應(yīng)用
3．1花梨木類與黑酸枝木類HPLC指紋圖構(gòu)建
近年來，紅木家具及制品的真?zhèn)伪鎰e成為一大熱點(diǎn)問題。作為一種從整體上研究復(fù)雜物質(zhì)體系的技術(shù)工具，天然產(chǎn)物指紋圖已廣泛應(yīng)用于中藥、茶葉的辨別分析中，而在木材鑒別上才剛剛起步。沈明月等［13］利用高效液相色譜(HPLC)法建立了2類4種紅木HPLC指紋圖譜，結(jié)果顯示，不同種紅木HPLC指紋圖譜間有顯著差異，并探索了化學(xué)指紋圖在不同紅木驗證、判別方面應(yīng)用的可行性，可為紅木質(zhì)量監(jiān)控提供新的依據(jù)。
3．2對空氣敏感類有機(jī)化合物的碳?xì)涞睾繙y定
天然的和合成的化合物中有許多是對空氣敏感的，即對水分、氧氣、溫度等十分敏感。隨著科技的發(fā)展，真空手套開始替代過去的人工氣體純化裝置。為此，戴儷婧等［14］采用在手套箱中稱取金屬有機(jī)化合物，整理了不同主族金屬化合物的元素分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)都在允許誤差范圍內(nèi)。研究表明，這樣的取樣方法比其它方法更易操作，取樣環(huán)境更有保證。該法在環(huán)境分析中將得到廣泛應(yīng)用。
4結(jié)束語
近年來，由于科技工作者對現(xiàn)代有機(jī)分析化學(xué)的潛心研究，使現(xiàn)代有機(jī)分析和現(xiàn)代生物分析的新方法、新技術(shù)及新的測試手段不斷涌現(xiàn)，從而為保證人類可持續(xù)發(fā)展，并為人類生產(chǎn)、生活、生存及健康提供了強(qiáng)有力的保證。盡管如此，現(xiàn)代有機(jī)分析還面臨著許多新課題，如環(huán)境中的微量、超微量有機(jī)污染物的檢測，有機(jī)和生物污染物在環(huán)境中的反應(yīng)和遷移等，都是對現(xiàn)代有機(jī)分析和生物分析發(fā)展的極大挑戰(zhàn)。但我們堅信，隨著科學(xué)家在研究中不斷發(fā)現(xiàn)有機(jī)分析和生物分析的新方法新技術(shù)和新的測試手段，挑戰(zhàn)性的難題將被解決，有機(jī)分析和生物分析將迎來新的輝煌。不僅如此，通過科學(xué)家的潛心研究，現(xiàn)代有機(jī)與生物分析正向著靈敏、快速、準(zhǔn)確、特新、微量化、自動化的方向發(fā)展。
