等温滴定量热法研究镉离子与GMP的亲合机理

利用等温滴定量热法研究镉离子与鸟嘌呤核糖核苷酸(GMP)的亲合过程,重点分析不同比例的镉离子和GMP结合时的异同,实验结果显示:(1)镉离子和GMP的浓度比不同会对二者的结合过程产生显著影响,在低浓度比下,反应为焓驱动的放热反应;在高浓度比下,反应为吸热反应。从镉离子和GMP浓度比为20∶1时的ITC滴定曲线和OneSite模型拟合结果可知,镉离子和GMP是接近并按照1∶1的比例结合的,二者的亲合力K值为1.21E 4±2.26E 3。(2)推测GMP与镉离子有两个结合位点,一个为放热结合位点,一个为吸热结合位点,在低浓度比下,只有放热结合位点发生结合。当浓度比到达一定值后,会激活吸热结合位点,同时发生吸热结合和放热结合。因为吸热结合位点的结合能力更强,最终可能呈现为吸热反应。(3)通过反滴法和正滴法的比较,同一浓度下,不同的滴加方式也会对结合结果造成较大的影响。该研究所采用的方法可以很好地从宏观的热力学角度分析金属镉离子与GMP的亲合机理,以期为后续镉离子印迹物制备过程中功能单体的筛选提供重要的试验基础和理论指导。

表面活性剂分子间弱相互作用的直接能量表征——高灵敏等温滴定量热法

分子间弱相互作用热力学研究的直接实验方法就是利用量热手段测定相互作用的能量参数.本文对TAM Ⅲ-ITC纳焦级量热计进行了电标定实验和标准反应热测量,结果显示本量热计的精密度为±0.09%;量热用基准物质三羟甲基氨基甲烷(Tris)与盐酸的反应热((-47.48±0.12)kJ·mol-1)与文献值一致.采用此量热计,对典型的头-尾链型阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)测量得到了与文献报导值很好吻合的临界胶束浓度(cmc)和胶束化焓,而且对具有亲水-疏水面式刚性结构的生物表面活性剂胆酸钠(NaC)也获得了可靠的结果.进一步地,对于相反电荷的混合表面活性剂体系(DTAB/NaC),分别研究了在富NaC区和富DTAB区体系混合胶束的形成.结果说明DTAB/NaC混合表面活性剂体系在富NaC区有较强的协同效应,而在富DTAB区的协同效应较弱.本文结合电导率测定结果,对DTAB/NaC混合体系在水溶液中的分子自组装热力学行为进行了有价值的讨论.

等温滴定量热法测定脲酶催化尿素水解反应动力学

采用等温滴定量热法研究脲酶催化尿素的水解反应(尿素浓度147mmol·L-1,脲酶浓度3.0×10-7mmol·L-1,pH=7.0磷酸缓冲溶液)动力学,测定了该反应在298.15～318.15K温度范围内的反应速率常数kcat和米氏常数Km等动力学参数.结果表明:在实验条件下,脲酶催化尿素的水解反应符合Michaelis-Menten机理;温度对kcat的影响遵循阿累尼乌斯方程,表观活化能为16.6kJ·mol-1;等温滴定量热法可有效地用于酶催化反应动力学参数的测定,是具有应用前景的研究酶活性的方法.

等温滴定量热法研究牛血清白蛋白与十二烷基二羟乙基甲基溴化铵的相互作用

用等温滴定热量计测定了牛血清白蛋白(BSA)与十二烷基二羟乙基甲基溴化铵(DDHAB)的相互作用焓,探讨了表面活性剂浓度、温度和盐浓度等对相互作用焓的影响.BSA与表面活性剂相互作用焓是静电作用、去水化作用、疏水作用和表面活性剂胶束化等协同作用的结果,在其他条件保持不变时,相互作用焓随表面活性剂浓度改变,在临界胶束浓度(CMC)前后区域分别出现吸热峰.加入NaCl可引起相互作用焓峰值及其位置的变化.

等温滴定量热法和荧光滴定法研究十二烷基硫酸钠与纤维素酶的结合

用等温滴定量热法和荧光滴定法研究了阴离子型去垢剂十二烷基硫酸钠 (SDS)与绿色木霉纤维素酶相互作用的热力学 .SDS结合纤维素酶的亲和力较弱 ,为较小的放热反应 ,并伴随着一定程度的熵增 ,为焓和熵共同驱动的反应 ,而且存在着显著的焓 -熵补偿作用 .该结合过程的摩尔恒压热容为较大的负值 (-186J·mol-1·K-1) ,这表明疏水相互作用是形成复合物的主要作用力 .SDS的加入使纤维素酶的内源荧光发生猝灭 ,同时导致该蛋白荧光光谱最大发射峰位的红移和酶活力的部分丧失 。

等温滴定量热法研究溶液中胶原与硫酸铬的相互作用

采用等温滴定量热仪(isothermal titration calorimetry,ITC)对鞣制条件下,溶液中Cr2(SO4)3与胶原间的相互作用进行了研究。结果表明:在试验所用的胶原稀溶液中,胶原与Cr2(SO4)3之间的作用产生了一定的热量变化,但由于变化太小,无法拟合出有价值的信息。这个热量的变化可能是由Cr3+与胶原羧基之间的络合产生的,也有可能是其它的作用引起的,如Cr2(SO4)3的盐效应。关于溶液中Cr2(SO4)3与胶原的作用机理,还有待进一步的研究。

利用等温滴定量热仪测定胰蛋白酶活性

等温滴定量热技术可以直接测量化学反应吸收或者放出的热量。酶促反应伴随着吸放热过程,因此利用等温滴定量热仪可以测量酶活性。本文详细描述了等温滴定量热仪测定酶活性的原理、方法并对胰蛋白酶的活性进行了测试,研究了温度、转速、缓冲液等条件对胰蛋白酶活性的影响,并对实验过程中常见的滴定曲线形状进行了分析,结果表明温度变化导致k_(cat)、k_(m)有明显的变化,ΔH没有明显的变化。不同的缓冲液中k_(cat)、k_(m)没有明显的变化,但ΔH有明显的变化。对酶促反应的两种方法单次注入法和多次注入法进行了对比,结果表明单次注入法操作简单,多次注入法对酶浓度的变化更为敏感。

等温滴定量热法在蛋白质-配体相互作用中的应用

等温滴定量热法(ITC)近年来迅速发展并广泛应用于分子生物学及其相关领域的研究分子相互作用的生物物理技术,它是在恒定温度下唯一能够直接测量复合物形成过程中的热量变化的方法。它可以简单地通过测量两个溶液相互作用时吸收或放出的热量来提供分子相互作用的重要信息,如结合常数、结合位点数、自由能、焓和熵。综述了ITC的工作原理、技术特点,以及在蛋白质-配体相互作用方面的最新应用和未来的发展方向,表明ITC数据结果的有效性及其在该领域的应用价值。

等温滴定量热法测定酶催化反应的热动力学参数

采用等温滴定量热法(ITC)测定猪肺血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)催化水解其体外模拟底物马尿酰-组氨酰-亮氨酸(Hip-His-Leu,HHL)反应的热动力学参数,考察了温度对动力学参数的影响。结果表明,该反应的摩尔水解焓ΔH_(hydr)为正值,是吸热反应,且随温度升高ΔH_(hydr)增大,等压比热容c_p为0.2126k J/(mol·K);ACE催化HHL的水解反应符合Michaelis-Menten机理,在实验温度范围内(298.15~313.15K),米氏常数K_m随温度升高而减小,催化常数kcat随温度的升高先增大后减少,在308.15K时达到最大值2.534s^(-1)。将该法与传统的初始速率法进行比较,传统法存在的局限性使测得的K_m相对偏大。同时使用ITC结合动力学分析测得ACE抑制剂药物依那普利拉为竞争性抑制剂,抑制常数K_I为12.1 nmol/L,与文献比较证明该法可用于抑制剂类型的判断,是一种开发ACE抑制剂的新方法。应用该方法确定活性多肽Arg-Tyr-Leu-Gly-Tyr(RY-5)为非竞争性抑制剂,抑制常数K_I为1.0μmol/L。

等温滴定量热仪的校准方法与程序实现

等温滴定量热法(ITC)是一种原位表征溶液反应热力学参数的重要方法。根据ITC滴定过程的不同热效应以及主要误差来源建立了完整的ITC测量模型。以NanoITC(SV)型等温滴定量热仪为例,基于该测量模型分别采用BaCl2/18-crown-6、CaCl2/EDTA、正丙醇稀释3组滴定实验对量热仪的量热因子(f)与反应池有效体积(Vcell)进行校准,综合考虑了滴定溶液浓度不确定度、量热仪热信号的随机误差项以及反应参数理论值的不确定度等不确定度分量,基于蒙特卡洛法可靠地计算了校准值的不确定度。3组不同的校准实验互相验证,其结果显示,被校准等温滴定量热仪的量热因子存在8.1%的偏差,反应池有效体积存在3.4%的偏差。支持材料提供了完整的实验数据以及Python程序源代码。

等温滴定量热法探索酪蛋白磷酸肽单体与不同钙盐的相互作用

本研究探讨了在模拟小肠末端环境下酪蛋白磷酸肽(β-casein phosphopeptides(1-25),简称CPP)与不同钙盐的相互作用情况。实验以等温滴定量热仪为方法,以热力学参数、化学计量数及亲和力常数为指标,评价不同钙盐与CPP的相互作用情况。结果表明,CPP与不同钙盐两两相互作用,且均为由熵驱动的自发反应(pH 8.0,37℃),该反应的主要推动力为离子相互作用力。不同钙盐与CPP反应时,焓变,熵变及自由能无明显差别(p>0.05),而化学计量数和亲和力常数存在显著性差异(p<0.05)。CPP与葡萄糖酸钙,乳酸钙和氯化钙相互作用时,化学计量数较高(3~4 mol/mol),而与天冬氨酸钙结合的化学计量数较低(2~3 mol/mol)。此外,相比其他钙盐,乳酸钙与CPP结合的亲和力常数最低。多肽与钙盐结合数高且亲和力较低时有利于小肠对钙的吸收。因此,相对于其他钙盐,CPP与乳酸钙结合可能更有利于小肠对钙的吸收。本研究为更好地了解CPP与不同钙盐溶液在模拟小肠末端环境下的热力学变化及结合情况奠定坚实的基础。

等温滴定量热技术检测蛋白质间相互作用方法的优化

利用等温滴定量热技术(ITC)检测拟南芥中控制根毛发生的关键蛋白CAPRICE(CPC)和GLABRA3(GL3)的相互作用.通过原核表达、纯化两种蛋白质并进行不同方式的透析及浓缩,利用ITC检测两种蛋白质的相互作用.实验显示对分子量相对较小的CPC蛋白宜采用缓和的透析方式,而对分子量相对较大的GL3蛋白可通过磁力搅拌等方法加快透析的速度以防止短时间透析不彻底.ITC热动力学结果表明这两个蛋白质存在两个结合位点并很可能是以顺序结合的方式相互作用.第1个结合位点两个蛋白质相互作用的亲和力高于第2个结合位点.

光谱及等温滴定量热法探究盐酸阿霉素与DNA作用机理

利用荧光光谱法,紫外可见光谱法,红外光谱法,圆二色谱法和等温滴定量热法等手段,对抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)与DNA的作用过程进行研究,测得了它们的结合常数Ka、结合位点数n、反应焓变ΔH、熵变ΔS及ΔG,且在结合过程中,B型DNA的螺旋结构在一定程度发生改变。荧光光谱的数据显示出显著的猝灭效应,表明DNA是一个DOX荧光的很好的猝灭剂。红外光谱表明阳离子DOX+通过静电吸引与DNA的磷酸基团相互作用,且DOX的碳氢链通过疏水缔合与DNA作用。ITC测定了DOX和DNA相互作用的焓变和熵变,表明DOX的烃链和DNA的碱基之间的疏水性相互作用提供了结合的驱动力。

等温滴定量热法对镇痛药与止吐药术后联合应用的相互作用研究

目的:采用等温滴定量热法探讨镇痛药与止吐药术后联合应用的相互作用,并明确可否同一装置给药。方法:根据临床用药习惯把试验样品分成四组,采用等温滴定量热法观察临床常用的术后镇痛药舒芬太尼、曲马多、羟考酮、氟比洛芬酯、右美托咪定及止吐药昂丹司琼的相容性。模拟手术室温度为25℃,测定各药物的热力学参数吉布斯自由能ΔG和结合常数焓变ΔH和熵变ΔS,得到相应的反应活性图谱,通过比较|ΔH|与T|ΔS|,结合数据绘图定性分析来判断溶合反应类型。结果:四组试验样品两两溶合过程中均为|ΔH|<T|ΔS|,反应活性谱热量变化(<0.05μJ)为熵驱动反应,未发生质变。结论:舒芬太尼、曲马多、羟考酮、氟比洛芬酯、右美托咪定及昂丹司琼结合未发生化学反应,临床上的联合应用是安全可靠的,可在同一给药装置配泵给药。

研究生等温滴定量热实验课的教学探讨

针对等温滴定量热技术是研究分子间相互作用的重要手段,在等温滴定量热实验课中,教师针对本单位的研究体系,从学生的角度出发,采用多种教学方式,重点向学生介绍仪器的注意事项、操作步骤、数据分析三方面内容,使仪器的价值得到充分发挥,更好地为科研工作者提供数据支持。

基于等温滴定量热技术的清开灵注射液临床联合用药相互作用表征研究

目的建立一种揭示中西药注射剂临床联合用药相互作用表征的新方法。方法以清开灵注射液为模式药,分别加入注射用头孢唑肟钠与5%葡萄糖注射液(简称葡糖液),采用等温滴定量热法(ITC)分别考察药物间相互作用,以热力学参数吉布斯自由能(ΔG)、焓变(ΔH)、熵变(ΔS)判断溶合反应类型,通过对比不同注射剂混合前后化学指纹图谱特征信息对结果进行佐证。结果清开灵注射液与头孢唑肟钠滴定过程中测得|ΔH|>T|ΔS|,为焓驱动反应,且释放热量较大,提示两者之间的相互作用以化学反应为主,内在物质发生改变。清开灵注射液与5%葡糖液溶合时|ΔH|<T|ΔS|,为熵驱动反应,且反应活性谱显示放热较少,提示两者之间的相互作用以物理反应为主,活性成分仅被溶解稀释,未发生质变。上述结果也得到了化学指纹图谱的佐证。结论 ITC具有简便快捷、高灵敏度等优势,可用于清开灵注射液临床联合用药相互作用表征的研究,也为其他中西药注射剂联合用药的相容性评价提供了参考。

基于等温滴定量热技术表征的中药注射剂临床联合用药相容性评价

为建立一种快速评价中药注射剂临床联合用药相容性的方法,采用等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry,ITC),考察模式药益气复脉冻干粉针(YQFM)与常用联合用药维生素C注射液(Vc)及5%葡萄糖注射液(5%GS)的相容性,以热力学参数吉布斯自由能(ΔG)、焓变(ΔH)、熵变(ΔS)判断溶合反应类型,以反应活性谱判断反应热量变化,辅以化学特征色谱法进行佐证。结果显示,YQFM与Vc溶合过程中│ΔH│>T│ΔS│,为焓驱动反应,且反应活性谱显示两者溶合放出大量热,即溶合过程中化学反应起主导作用,活性成分发生质变;与5%GS溶合过程│ΔH│<T│ΔS│,为熵驱动反应,且反应活性谱显示两者溶合放出较小热量,即物理反应起主导作用,活性成分被稀释,未发生质变。化学特征色谱中特征成分的变化印证这一观点。借助ITC快速、灵敏、实时在线、差热功率补偿系统的技术优势,及其结果参数多元化、量热变化易读取的特点,该方法可作为中药注射剂临床联合用药相容性评价方法。

基于等温滴定量热法的注射用益气复脉(冻干)临床联合用药相容性研究

为了能快速、灵敏、较全面反映中西药注射剂临床联合用药相互作用,该文采用等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry,ITC),以注射用益气复脉(冻干)为模式药,考察其分别与盐酸肾上腺素和5%葡萄糖注射液的相容性,以热力学参数吉布斯自由能(ΔG)、焓变(ΔH)、熵变(ΔS)判断溶合反应类型,通过对比不同注射剂混合前后化学指纹图谱特征信息对结果进行佐证。结果表明,注射用益气复脉(冻干)与盐酸肾上腺素滴定过程中测得|ΔH|>T|ΔS|,为焓驱动反应,且释放热量较大,提示两者之间的相互作用以化学反应为主,内在物质发生改变。注射用益气复脉(冻干)与5%葡萄糖溶液溶合时|ΔH|<T|ΔS|,为熵驱动反应,且反应活性谱显示放热较少,提示两者之间的相互作用以物理反应为主,活性成分仅被溶解稀释,未发生质变。ITC法可用于注射用益气复脉(冻干)临床联合用药相互作用表征的研究,亦可用作其他中药注射剂临床联合用药相容性评价。

基于等温滴定量热法表征的红细胞凝集反应热动力学特性研究

采用等温滴定量热法研究植物凝集素(PHA)作用于20%家兔血红细胞(RBC)的凝集反应过程,以生物热动力学参数表达凝集反应动力学特征.结果表明,PHA与家兔血红细胞凝集反应的平衡常数K为3.24×105 L·mol-1,反应焓变(△r H mΘ)为-238.548 kJ·mol-1,反应自由能(△r GmΘ)为-32.722 kJ·mol-1,反应熵变(△r SmΘ)为-0.664 kJ·mol-1·K-1.反应为放热反应(Q>0),可自发进行(△G<0),反应为焓驱动、熵减过程(△H<0,△S<0,|△H|>|T△S|),由化学键合作用、氢键和范德华力推动,反应体系最终处于稳定有序状态.所建立的微量量热法可以客观表征凝集反应的热动力学过程,也为其他抗原抗体类型反应的过程评价方法提供新的技术参考.

基于等温滴定量热技术探究黄芩质量表征新方法

黄芩黄连药对水煎自沉淀现象已被广泛关注,产生自沉淀现象的本质是药对中酸碱性活性成分相互作用形成难溶性分子复合物,本试验设计基于中药配伍后有效成分间的相互作用,探索将等温滴定量热技术(isothermal titration calorimetry,ITC)应用于表征黄芩药材质量的可行性,建立以活性成分群为指标衡量药材质量的新方法。以不同批次黄芩药材(包括市售的3批黄芩药材和市场上常用做以次充好的黄芩苗)作为研究对象,应用ITC分别测定黄连中代表性功效成分小檗碱(2.5mmol·L^(-1))与不同批次黄芩水煎液间相互作用能量值,将小檗碱滴定空白水溶液的能量变化(2.51μJ)作为空白对照,结果显示以小檗碱为标准物质,滴定不同批次黄芩水煎液中黄芩苷类成分的热量变化由高到低依次为黄芩A(-317.20μJ)、黄芩B(-292.83μJ)、黄芩C(-208.95μJ)、黄芩苗(-21.53μJ)。其中小檗碱滴定黄芩苗的热量变化显著低于3批黄芩药材。应用紫外分光光度法以黄芩苷计测定不同批次黄芩水煎液在最大吸收波长处的吸光度值。紫外测定结果显示,相同稀释条件的不同批次药材吸光度由高到低依次为黄芩A(0.372)、黄芩B(0.333)、黄芩C(0.272)、黄芩苗(0.124),且黄芩苗吸光度显著低于前三组。ITC滴定与紫外测定结果相吻合,证明ITC能用于表征黄芩药材质量,基于ITC建立的以一类活性成分为指标评价黄芩药材质量的方法是简便、科学且可行的,此试验为构建更加全面、系统地表征药材质量提供了新思路。