CdTe/CdS QDs对葡萄糖基芹菜素与人血清白蛋白结合力的影响

王维维

(1. 南京医科大学康达学院药学部 ，江苏 连云港 222000; 2, 中国药科大学分析化学教研室，江苏 南京 211198)

CdTe/CdS QDs对葡萄糖基芹菜素与人血清白蛋白结合力的影响

王维维1,2

(1. 南京医科大学康达学院药学部 ，江苏 连云港 222000; 2, 中国药科大学分析化学教研室，江苏 南京 211198)

模拟人体内生理环境，研究了CdTe/CdS 量子点(QDs)对葡萄糖基芹菜素与人血清白蛋白(HSA)相互作用的影响。结果表明，CdTe/CdS QDs可有规律地猝灭HSA荧光；在CdTe/CdS QDs存在条件下，葡萄糖基芹菜素可使HSA荧光最大发射波长从346 nm红移到349 nm，红移程度明显大于无QDs存在时，同时葡萄糖基芹菜素与HSA的表观结合常数和结合位点数均有增加，即CdTe/CdS QDs使葡萄糖基芹菜素与HSA的结合力增强。

CdTe/CdS QDs；葡萄糖基芹菜素；人血清白蛋白；结合力

葡萄糖基芹菜素是一种芹菜素苷，广泛存在于广金钱草、毛鸡骨草、连钱草等中草药中。人血清白蛋白(human serum albumin，HSA)是人血浆中含量最丰富的载体蛋白，负责许多内源性和外源性化合物的存储和转运，可与多种化合物发生相互作用[1-2]。药物进人血液后与血清白蛋白发生不同程度地结合，可以控制药物向受体释放，避免药物迅速代谢。研究表明，蛋白质是具有生理活性的黄酮类化合物的目标靶分子，黄酮类药物能够与蛋白质分子特异性结合，从而发挥其药理作用。

量子点可以与体内生物大分子发生作用，同时也可以与一些药物小分子相互作用，因此，在利用量子点作荧光探针研究药物的体内运转行为时，考察量子点对小分子药物与蛋白质相互作用的影响十分必要[3-4]。

本文研究葡萄糖基芹菜素与水相CdTe/CdS QDs的相互作用，并在模拟生理条件下考察了水相CdTe/CdS QDs对葡萄糖基芹菜素与人血清白蛋白相互作用的影响，探讨其作用机制。

1 材料和方法

1.1 试剂与仪器

碲粉(99.99%，AR)、CdCl2·2.5H2O(99%，AR)、NaOH(AR)；NaBH4(96%)、谷胱甘肽(98%，还原型)；人血清白蛋白(分子量66000，99%，Sigma公司)。HSA溶液均用pH值 7.4 Tris-HCl缓冲液(0.05 M)配制，储备液浓度为1.0×10-5M，4 ℃冰箱储存。葡萄糖基芹菜素(>98%，中国药品生物制品检定所)由V(甲醇):V(水)=1:1)配制成3×10-4M的储备液。其他试剂均为分析纯，水为重蒸水，经检验无荧光杂质。RF-5301PC型荧光分光光度计(日本Shimadzu公司)。

1.2 试验方法

荧光光谱测定

取3.0 mL 10-5M的HSA溶液于荧光比色皿中，用微量注射器分别向其中逐次加入QDs、葡萄糖基芹菜素溶液，记录荧光光谱图。实验中设定激发波长280 nm，荧光分光光度计激发和发射狭缝宽度均为3 nm，温度298 K。由于HSA溶液的体积(3 mL)远大于所滴加溶液体积(< 50 μL)，体积稀释效应可忽略。

2 实验结果与讨论

2.1 CdTe/CdS QDs与HSA的相互作用

HSA有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸3个内在的荧光基团。苯丙氨酸的量子产率很低而酪氨酸几乎完全被猝灭，因而在280 nm的激发光照射下，HSA在341 nm的荧光发射峰基本为色氨酸残基的信息。如图1所示，HSA荧光强度随量子点加入逐渐减弱，最大发射波长略有红移，当CdTe/CdS QDs加入到30 μM时HSA荧光强度不再减弱。该相互作用主要是由于HSA与CdTe/CdS QDs之间发生了静电吸附。

图1 CdTe/CdS QDs对HSA荧光猝灭图谱

2.2 葡萄糖基芹菜素与HSA的相互作用

图2 A所示为无CdTe/CdS QDs存在时，葡萄糖基芹菜素对HSA的荧光猝灭图谱。由该图谱可见，随着葡萄糖基芹菜素的加入，HSA的荧光逐渐被猝灭，最大发射波长略有蓝移。相关研究表明，黄酮类化合物恰巧结合于HSA的色氨酸残基表面，因而葡萄糖基芹菜素的加入使得色氨酸残基的吲哚基团被展开于更加疏水的环境中，从而使蛋白质分子构象受到影响[5]。图2 B所示为与图2 A同样条件下，将葡萄糖基芹菜素溶液逐渐加入到已经含有30 μM QDs的HSA溶液中，HSA荧光继续被猝灭，而且HSA最大荧光发射波长由346 nm红移到349 nm。

A：无CdTe/CdS QDs； B：有CdTe/CdS QDs图2 葡萄糖基芹菜素对HSA猝灭图谱

2.3 CdTe/CdS QDs对葡萄糖基芹菜素与HSA相互作用的猝灭常数的影响

相关研究表明，葡萄糖基芹菜素与HSA相互作用的猝灭机理是二者形成复合物引起的静态猝灭[2]。将实验所得猝灭数据通过Stern-Volmer方程定量分析葡萄糖基芹菜素与HSA的结合情况[6]。

(1)

式中F0和F分别为在温度298 K，激发波长280 nm条件下加入葡萄糖基芹菜素前后HSA的荧光强度，KS为猝灭常数，[Q]为葡萄糖基芹菜素的浓度。根据方程(1)绘出图3所示的有无CdTe/CdS QDs存在时葡萄糖基芹菜素对HSA荧光猝灭的Stern-Volmer曲线，计算这两种情况下葡萄糖基芹菜素与HSA相互作用的猝灭常数KS(见表1)。结果表明，CdTe/CdS QDs存在条件下，葡萄糖基芹菜素对HSA的猝灭常数KS增大，即CdTe/CdS QDs使葡萄糖基芹菜素对HSA的猝灭作用增强。各类猝灭剂对生物大分子的最大动态猝灭速率常数为2×1010L·moL-1·s-1，而由所得结果推算，CdTe/CdS QDs存在时葡萄糖基芹菜素对HSA的猝灭速率常数数量级仍为1013，二者仍为静态猝灭。即CdTe/CdS QDs并没有改变葡萄糖基芹菜素对HSA的猝灭方式，只是使猝灭程度有所增强。

图3 有无CdTe/CdS QDs时葡萄糖基 芹菜素对HSA猝灭的Stern-Volmer曲线

2.4 CdTe/CdS QDs对葡萄糖基芹菜素与HSA结合力的影响

(2)

根据方程(2)对荧光数据进行处理，计算出有无CdTe/CdS QDs存在时，葡萄糖基芹菜素与HSA的表观结合常数Ka及结合位点数n。由表1数据可知，CdTe/CdS QDs存在时，葡萄糖基芹菜素与HSA的表观结合常数和结合位点数均有所增大，即葡萄糖基芹菜素与HSA的结合力增强。热力学研究表明葡萄糖基芹菜素与HSA的相互作用力主要为疏水作用力[2]，而量子点与HSA之间主要发生静电吸附。由此我们可以推测，在CdTe/CdS QDs存在条件下，葡萄糖基芹菜素与HSA结合力增强的可能机制为三者在相互作用中通过静电作用力和疏水作用力形成了更加稳定的CdTe/CdS QDs-HSA-vicenin-2复合物。

表1 葡萄糖基芹菜素-HSA体系的猝灭常数、表观结合常数和结合位点数

3 结论

实验表明，CdTe/CdS QDs使葡萄糖基芹菜素与HSA之间的结合力增强，而HSA是人血浆中的主要载体蛋白，由此推断，人体摄入的量子点可以改变血清白蛋白与某些小分子药物的结合能力，影响药物向受体的释放速率，从而增强或减弱此类化合物的药理药效。该研究为量子点在中药活性成分药理药效研究方面的应用提供一定的参考。

[1] 张志恒, 李彩瑞, 马晶军, 等. 荧光法研究葡萄糖基芹菜素与人血清白蛋白的相互作用[J].光谱学与光谱分析, 2008, 28(5):1135-1139.

[2] Lai Lu, Lin Chen, Xu Ziqiang ,et al. Spectroscopic studies on the interactions between CdTe quantum dots coated with different ligands and human serum albumin[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2012, 97 (6) : 366-376.

[3] 董 微,葛 欣,王宣怡, 等. 谷胱甘肽包被的CdSe/CdS量子点的直接水相制备及其对人血淋巴细胞的标记成像[J].光谱学与光谱分析, 2010, 30(1): 118-122.

[4] Liu Yingfan, Yu Junsheng. Selective synthesis of CdTe and high luminescence CdTe/CdS quantum dots: the effect of ligands[J]. J Colloid Interface Sci, 2009, 333(2): 690-698.

[5] 付彩霞, 马丽英, 高宗华, 等. 光谱法研究环丙沙星与牛血清白蛋白的相互作用[J]. 光谱实验室, 2012, 29(2): 1279-1282.

[6] Dong Wei, Shen Haibin, Liu Xiuhua, et al. Aqueous CdSe/ZnS quantum dots based fluorescence quenching method for determination of paeonol[J].Spectrochimica Acta Part A, 2011, 78: 537-542.

(本文文献格式：王维维.CdTe/CdS QDs对葡萄糖基芹菜素与人血清白蛋白结合力的影响[J].山东化工，2017，46(10)：25-26,31.)

The Influence of CdTe/CdS QDs on the Binding Affinities of Vicenin-2 for HSA

WangWeiwei

(1. Department of Pharmacy, Kangda College of Nanjing Medical University, Lianyungang 222000,China；2. Department of Analytical Chemistry, China Pharmaceutical University ,Nanjing 211198,China)

Vicenin-2 was studied for the affinities for human serum albumin (HSA) in the presence and absence of CdTe/CdS QDs, respectively. Results revealed that the fluorescence intensities of HSA decreased remarkably with increasing concentration of QDs; vicenin-2 resulted in obvious red-shift of the maximum emission of HSA from 346 nm to 349 nm in the presence of QDs and the extent of red-shift induced by vicenin-2 was much bigger than that in the absence of QDs; the binding constants and the number of binding sites per HSA molecule (n) both increased. Thus, the binding affinities of vicenin-2 for HSA increased in the presence of CdTe/CdS QDs.

CdTe/CdS QDs;vicenin-2;human serum albumin;affinities

2017-03-31

2015年度南京医科大学康达学院科研发展基金项目(KD2015KYJJYB027)

王维维(1988—)：山东滕州人，硕士，实验师，研究方向：新型纳米材料制备及应用。

O657.3

A

1008-021X(2017)10-0025-02