现代有机及生物分析新方法新技术的研制开发及应用*

张来新

（宝鸡文理学院化学化工学院，陕西宝鸡721013）

现代有机及生物分析新方法新技术的研制开发及应用*

张来新*

（宝鸡文理学院化学化工学院，陕西宝鸡721013）

本文简要介绍了现代有机分析的产生发展及应用；重点介绍了：（1）现代有机及生物分析仪器设备、试剂及相关产品的研制与开发；（2）现代有机及生物分析在医药学检测与分析中的应用。并对现代有机分析的发展进行了展望。

现代有机及生物分析；新方法；新技术；应用

现代有机分析是有机化学和分析化学相互交融相互渗透而发展起来的一门热门新兴边缘学科。二十世纪以来，基于测量物质的理化性质，大量的新型分析仪器被发明，高灵敏度、高选择性的测量新方法新技术使现代有机分析被建立起来。近年来由于生命科学、材料科学、资源与能源科学、信息科学、环境科学及医药学的发展和进步促进了现代有机分析化学的迅猛发展，一些用于复杂体系、超痕量组分、特殊环境和特殊要求的新测定方法和新测量技术将与时俱进的发展和问世。今天，在分子生物学、天然有机化学、有机合成、医药学以及石油化工、工业、农业、环境科学、材料科学、生命科学、能源科学以及国防科学领域中，无论从基础研究方面或是实际生产控制方法，现代有机分析所起的作用是毋庸赘言的。

1 现代有机分析及生物分析仪器设备试剂及相关产品的研制与开发

1.1 基于巯基烯点击化学的毛细管电色谱手性开管柱的制备研究

毛细管电色谱开管柱具有制备过程简单，耗时少，且无需柱端塞子等优点[1]。因为电渗流为塞子型平推流，开管柱能提供高柱效，故其在各种物质的分离分析研究中被广泛应用[2]。电色谱开管柱的制备方法主要有3种：涂布聚合物固定相、表面粗糙化后键合固定相和凝胶（Sol-gel）技术。广西师范大学的吕清慧等人采用巯基-烯点击化学方法，将合成的巯基化-β-环糊精键合到烯基化的毛细管内，得到手性毛细管开管柱，以磷酸盐缓冲液-甲醇混合液为流动相，用电色谱手性毛细管开管柱拆分了酪氨酸对映体[3]，其分离效果良好。该方法期望被用于其他手性氨基酸的拆分。

1.2 基于ZIF-8的有机聚合物整体柱的制备研究

整体柱是一种用有机或无机聚合方法在色谱柱内进行原位聚合的连续床固定相，具有制备方法简单，内部结构均匀，通透性、重现性好，柱效高，固定相表面易于改性，无需制备塞子和可进行快速分离等优点。金属-有机骨架材料（MOFs）是一种新型有机-无机杂化材料，因具有易于制备、比表面积大、孔隙度高、结构多样等特点而广泛应用于气体储存、催化、传感、分离以及生物医学等领域。为了结合MOFs的整体优点，广西师范大学的杨胜超等人采用甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）为单体，以分散有多孔沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）的乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为交联剂，异戊醇和1,4-丁二醇为致孔剂，偶氮二异丁睛（AIBN）为引发剂，通过热引发原位聚合制备有机整体柱，用于毛细管液相色谱分离多环芳烃。所制备的整体柱包含有ZIF-8，结合了ZIF-8和整体柱的分离优势，不仅增加了整体柱的比表面积，而且疏水性的ZIF-8会增强其与多环芳烃之间的作用[4]。该研究期望能在分析分离科学中得到广泛应用。

2 现代有机及生物分析分析在医药学检测与分析中的应用

2.1 高速逆流色谱分离纯化千层塔中的石杉碱甲

石杉碱甲是由石杉科植物千层塔中提取的一种生物碱，是一种高效乙酰胆碱酯酶抑制剂，具有提高记忆的功能，是治疗老年痴呆症的一个有开发前景的药物，国内已经将石杉碱甲开发用于临床，其在治疗老年性痴呆症的过程中取得了显著疗效。为了获得更多更纯的石杉碱甲，广西大学的樊希望等人以千层塔粗提物为原料，建立了高速逆流色谱分离纯化石杉碱甲的纯化工艺[5]，优化了两相溶剂体系的组成及配比。优化后的分离纯化溶剂体系为正己烷-正丁醇-甲醇-水，其体积比为1∶3∶2∶6，实验温度为室温，主机转速为850r·min-1，正向洗脱，流动相流速为2.0mL·min-1，上相做固定相，下相为流动相。其分离提取效果令人满意。

2.2 苦参碱对吖啶橙-茜素红体系的荧光猝灭效应及其在分析中的应用

苦参碱是由豆科植物苦参的干燥根、植株、果实经乙醇等溶剂提取出的一种生物碱，主要功能为清热、杀虫、利尿、祛湿，用于治疗血痢、便血、黄疸、瘙痒、脚气、烧伤等。还可以用于抗心律失常、抗肿瘤、抗病毒、抗过敏、抗肝损伤、降血脂、降压等作用，在畜牧禽业上主要用于治疗畜禽的痢疾、疥癣等，在农业上是广泛使用的杀虫剂。为了检测食物食品的安全性和医学药用安全性，广西大学的王晓军等人利用苦参碱对吖啶橙-茜素红体系的荧光猝灭效应规律建立了一种检测苦参碱含量的新方法。即他们的研究发现，在pH=5～6酸度条件下，当-茜素红和吖啶橙混合时，茜素红能使吖啶橙荧光少量猝灭，加入适量苦参碱，由于其分子的N上有未成键孤对电子，可与电子接受体茜素红发生电荷转移反应，形成一种络合物，该络合物最大吸收波长与吖啶橙最大发射波长吻合，络合物和吖啶橙之间能够跟发生有效能量转移使吖啶橙的荧光强度减弱更明显，荧光信号的减弱程度与苦参碱加入量成良好的线性关系。据此建立了吖啶橙-茜素红体系的荧光猝灭法测定苦参碱含量的新方法[6]。该方法成本低、简单、快速、准确性高，适用于测定食物中残留农药苦参碱的含量，也适用于测定人类药用品中苦参碱的含量。

2.3 等温滴定微量热法、圆二色谱法研究一种原儿茶酸衍生物与人血清白蛋白相互作用

原儿茶酸可从鳞始蕨科植物乌蕨叶及冬青科植物冬青叶中提取。原儿茶酸及其衍生物具有抗菌、祛痰、平喘作用，临床上用于治疗慢性气管炎。因而，原儿茶酸是一种具有生理活性的酚酸。为此广西大学的何艺鑫等人用止血芳酸对其进行结构修饰，合成了一种全新的原儿茶酸衍生物，4-[（3', 4'-二羟基苯甲酰胺基）甲基]苯甲酸钠。利用分子对接法、等温滴定微量热法（ITC）圆二色谱法（CD）研究了该衍生物与人血清白蛋白（HSA）的相互作用。并利用等温滴定微量热法计算了两者相互作用的结合常数、焓变、熵变及吉布斯自由能等热力学数据，得出二者结合是疏水作用与氢键作用协同作用的结果[7]。其中疏水作用是二者结合的主要推动了。该研究期望能在生命科学、医药学、生物学及分析分离科学中得到应用。

2.4 桃儿七中活性成分的高效液相色谱分析

桃儿七属于“太白七药”之一，具有神奇的抗癌作用。还具有活血调经、止咳平喘、健脾利湿之功效。是非常重要的名贵中药。为此，中国科学院西北高原生物研究所的王萍等人建立了测定桃儿七中多种活性成分及含量的分析方法，对不同产地的桃儿七药材进行品质评价。即建立了HPLC色谱柱，以甲醇-0.1%醋酸溶液按梯度洗脱[8]，结果发现：4’-去甲鬼臼毒素、鬼臼毒素-4-0-β-D-葡萄糖苷、槲皮素、鬼臼素、山奈酚和去氧鬼臼素对照浓度在一定的范围内与峰面积呈良好的线性关系，平均回收率在98.4%～100.7%。故该方法操作简便，结果准确可靠，可同时测定桃儿七中木脂素及黄酮类成分含量，从而为桃儿七药材的品质评价提供了一个简易可行、准确快速、特征性强的新的分析方法。

2.5 利用核酸适体-分子信标均相生物传感荧光检测腺苷

腺苷是一种内源性核苷，是生物体内的重要成分之一，它不仅参与能量代谢，而且是生命遗传物质的组成部分，能参与血管神经舒张活动，具有抗心律失常的功效，对神经元活动和脂肪组织的形态有显著地调节作用。在中枢神经系统中，腺苷参与众多生理和病理过程，腺苷最直接的作用是增加血流量，减少心肌的耗氧量等等。同时也是三磷酸腺苷的重要组成部分，对人体功能具有极其重要的作用。因此，腺苷的检测意义重大。为此广西师范大学的赵丽敏等人建立了一种基于核酸适体-分子信标均相生物传感荧光检测腺苷的新方法，即体系由腺苷适体，互补DNA和5'端标记荧光素，3'端标记猝灭剂的DNA发夹分子信号探针等3种DNA链组成。在无腺苷存在时，适体与互补DNA杂交，发夹探针不能被打开，体系的荧光猝灭。当有腺苷存在时，腺苷与适体结合，互补DNA信号探针杂交，发夹打开，体系的荧光恢复，根据荧光的强度可实现对腺苷的定量检测[9]。该方法选择性良好，在实际样品测定中不需分离，应用于人类血清样品的分析，获得了满意的结果。

2.6 苦槛蓝花及果实的挥发油化学成分的分析

苦槛蓝原是隶属于苦槛蓝科的双子叶植物。在我国只有苦槛蓝1种。研究表明，苦槛蓝具有多种生物活性，如苦槛蓝挥发油对小菜蛾成虫具有强烈的驱避作用。为进一步发掘其药用潜力和昆虫驱避活性，华南农业大学的郭育辉等人将苦槛蓝花果晾干粉碎，采用同时蒸馏萃取提取挥发油的方法，结合GC-MS进行成分分析，依据物质的结构和性质分析，分别检测出21、28个化合物[10]，主要含有倍半萜类、单萜类、脂肪酸、醇类、酮类等。从而为进一步发掘其药用潜力提供了理论和应用依据。

综上所述：现代有机及生物分析在当今的各学科中无处不有。它集化学、物理学、数学、统计学、计算机科学、环境科学和信息科学的先进成果，去研究物质的组成、结构和含量等，是人们认识客观物质世界的显微镜。毫无疑问，现代有机及生物分析已成为“为人类未来的生活、生存、文明进步及可持续发展提供安全保障的关键科学”。正如1991年IUPAC国际分析科学会议主席E.NiKi教授所言：新世纪是光明还是黑暗，取决于人类在能源与资源科学、信息科学、生命科学、环境科学四大领域的进步，而取得这些领域进步的关键问题是依赖于现代有机分析化学。与此同时，随着科学技术的发展，现代有机及生物分析正朝着灵敏、准确、特新、微量化、自动化、在线分离检测的方向发展。我们可预言，现代有机及生物分析的明天会更辉煌。

［1］LIU Xi,LIU Xiaoling,LI Min,et al.Application of graphene as the stationary phase for open-tubular capillary electochromatographg［J］.Journal ofChromatographyA,2013,1277:93-97.

［2］LI Min,LIU Xi,JIANG Fengyi,et al.Enantioselective open-tubular capillary electrochromatography using cyctodextrin-modified gold nanoparticles as stationary phase［J］.Journal of Chromatography A, 2011,1218（23）:3725-3729.

［3］吕清慧,杨胜超,沈淑芳,等.基于巯基-烯点击化学的毛细管电色谱手性开管柱的制备研究［C］.全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月, P277-278.

［4］杨胜超,吕清慧,张聪,等.基于ZIF-8的有机聚合物整体柱的制备研究［C］.全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P279-280.

［5］樊希望,梁上疆,杜传荣,等.高速逆流色谱分离纯化千层塔中的石杉碱甲［C］.全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P153-154.

［6］王晓军,韦小玲,王立升,等.苦参碱对吖啶橙-茜素红体系的荧光猝灭效应及其在分析中的应用［C］.全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月, P147-148.

［7］何艺鑫,邹嘉佳,贝国兴,等.等温滴定微量热法、圆二色谱法研究一种原儿茶酸衍生物与人血清白蛋白相互作用［C］.全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P133-134.

［8］王萍,陈涛,陈晨,等.桃儿七中活性成分的高效液相色谱分析［C］.全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P201-202.

［9］赵丽敏,黄勇,刘金文,等.基于核酸适体-分子信标均相生物传感荧光检测腺苷［C］.全国第七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P71-73.

［10］郭有育,谷文祥.苦槛蓝花及果实的挥发油化学成分的分析［C］.全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P83-84.

Preparation development and applications of new modern organic and biological analysis methods*

ZHANG Lai-xin
（Chemistry&Chemical Engineering Department,Baoji University of Arts and Sciences,Baoji 721013，China）

This paper briefly introduces the generation,development,and applications of organic analysis. Emphases are put on two parts:①preparation and development of equipments,reagents and applications in modern organic and biological analysis;②applications of modern organic and biological analysis to pharmaceutical testing and analysis.Future developments of modern organic analysis are prospected in the end.

modern organic and biological analysis;new method;new technology;application

O656

A

1002-1124（2014）08-0061-03

2014-05-20

陕西省植物化学重点实验室基金资助项目（09JS066）；陕西省教育厅自然科学基金资助课题（04JK147）；宝鸡文理学院自然科学基金资助课题（zk12014）

张来新（1955-），男，汉族，陕西周至人，宝鸡文理学院化学化工学院教授，硕士生导师，主要从事大环化学研究及天然产物分离提取。