微量热滴定技术的发展和应用

量热技术是重要的物理化学实验方法和实验技术。该技术通过测定化学反应过程中的热量变化从而直接计算出反应的热力学参数,是热化学实验研究中最基础且必不可少的实验方法。简述了微量热滴定技术的发展和优点,并以Microcal VP-ITC等温滴定微量量热仪为例阐述了其使用原理和应用。

等温滴定微量热法在中药研究中的应用

等温滴定微量热(ITC)是近年发展的一项热分析技术,该技术灵敏度高、测量准确,且可做到实时、定量、在线和动态描述反应过程。本文简述了ITC技术的发展背景及优缺点,重点探讨了ITC在中药研究领域中的应用,以冀为中药现代化研究提供一项新型分析技术。

圆二色和等温滴定微量热技术研究人血清白蛋白与锌离子的结合机制

目的:体外利用圆二色和等温滴定微量热技术获得人血清白蛋白(HSA)与锌离子(Zn2+)相互作用的二级结构信息与热力学参数,认识Zn2+与HSA之间的相互作用机制,为探索并发挥微量元素在人体内的作用潜力提供科学依据。方法:采用圆二色技术和等温滴定微量热技术;HSA浓度设置为由低到高的梯度,分别为0.025 mmol·L-1、0.05 mmol·L-1、0.1 mmol·L-1、0.2 mmol·L-1,Zn2+浓度5 mmol·L-1。结果:圆二色检测到不同浓度的HSA与Zn2+相互作用后二级结构发生变化,由低到高浓度的HSA与Zn2+结合后α-螺旋含量随之降低,当HSA浓度为0.2 mmol·L-1时α-螺旋含量表现特殊;进而所进行的等温滴定微量热实验获得一整套有关分子相互作用的热力学信息,包括结合常数(Kb)、反应的化学计量数(N)、熵(ΔS)和焓(ΔH),发现当Zn SO4(mmol·L-1)?HSA(mmol·L-1)=5?0.2时,有两类结合位点。不同浓度的HSA分别与Zn2+结合,表现出不同构象变化,特别当HSA浓度达到0.2 mmol·L-1时,α-螺旋含量急剧降低,蛋白质疏水性减弱,肽链伸展。在进一步的等温滴定微量热实验中,发现Zn SO4(mmol·L-1)?HSA(mmol·L-1)=5?0.2的条件下,Zn SO4-HSA有两类结合位点,即吸热位点和放热位点。结论:揭示HSA上的吸热结合位点对Zn2+有高特异性,但非结合优先性。这一结果为Zn2+在未来成为打开HSA上吸热位点的"钥匙"提供可行性依据。

等温滴定微量热检测中样品预处理的优化研究

等温滴定微量热法(ITC)是近年来发展起来的一种研究生物分子相互作用的重要方法。在研究蛋白质与外源小分子的相互作用时,优化样品的预处理,通过将蛋白质进行3次透析、准确定量蛋白质实际浓度、调控pH值和使用第3次透析缓冲溶液作为溶剂,实现了"相对零背景"的反应系统。将未优化组和优化处理组样品所进行的ITC检测结果进行比较,表明进行样品预处理的优化对获得有效的检测结果十分必要。

基于等温滴定微量热技术的植物脱落酸受体鉴定的方法

等温滴定微量热技术(ITC)是一种新发展的研究生物分子互作的方法,可获得生物分子相互作用的完整的热力学和动力参数等。为了探明ITC在植物激素受体筛选和鉴定方面的应用可靠性,以植物激素脱落酸(ABA)受体为例,通过等温滴定试验获得ABA受体PYR1和ABA结合的热力学信息,包括结合常数(Kd),反应的化学计量数(N)和焓(ΔH)等,开发植物激素受体筛选和鉴定的技术体系。ITC试验显示,受体蛋白PYR1和ABA结合Kd为67μmol/L,N为0.92,ΔH为19.78kJ/mol,表明他们结合具有特异性、饱和性和高亲和性等特征。等温滴定微量热技术可以应用于激素受体的筛选和鉴定。

等温滴定微量热法在雷公藤红素微乳制备中的应用

用等温滴定微量热法测定雷公藤红素微乳中水的体积,微乳中乳化剂为蓖麻油聚氧乙烯醚(ELP),助乳化剂为正丁醇,油相为油酸乙酯,研究ELP与正丁醇质量比分别为1∶1、1.5∶1、2∶1、3∶1下形成微乳时各组分的质量,根据混合溶液与水滴定过程中的热量变化曲线,判断微乳是否形成,得出形成微乳时水的质量,做出4个比例下的伪三元相图,确定最优处方。最优处方比例配制的微乳稳定性好,粒径符合微乳的尺度,证明等温滴定微量热法在雷公藤红素微乳制备中具有可行性。

滴定微量量热法研究伯胺N_(1923)萃取柠檬酸的热化学

用滴定微量量热法研究了伯胺N192 3萃取柠檬酸的过程 ,测定了萃取体系在不同温度时的热功率 -时间曲线 ,确定了萃取过程的反应热。按照化学平衡原理 ,利用反应热和萃取平衡常数 ,计算了不同温度下的热力学函数ΔrHσm,ΔrGσm。

滴定微量量热法研究伯胺N_(1923)萃取磷酸的热化学

用滴定微量量热法研究了伯胺 N192 3萃取磷酸的过程 ,测定了萃取体系在不同温度时的热功率 -时间曲线 ,确定了萃取过程的反应热。按照化学热力学平衡原理 ,利用反应热和萃取平衡常数 ,计算了不同温度下的热力学函数 Δr Hσm,Δr Gσm,Δr Sσm。

光谱法联合分子对接和等温滴定微量热法研究全氟壬酸与人血清白蛋白的相互作用（英文）

全氟壬酸(PFNA)是在血清中检测到第三多的全氟烷酸类(PFAAs)新型有毒环境污染物。目前PFNA对人血清白蛋白(HSA)结构甚至是功能的影响还处于起步阶段,借助于多光谱、分子对接和等温滴定微量热(ITC)技术研究了PFNA和HSA相互作用的结合机理。所有荧光数据均进行了内滤光校正以获得更准确的结合参数。荧光结果表明PFNA通过动静态猝灭方式可以猝灭HSA的内源荧光。取代实验和分子对接结果表明,PFNA主要通过极性键、疏水力和卤素键键合在HSA亚域ⅡA疏水腔中,最佳对接自由能为-26.54kJ·mol-1,表明PFNA分子与HSA有较大的结合亲和力。ITC表明两者的结合属于两类结合位点模型并给出了相应的热力学参数:第一类结合位点有较大的亲和力,属于焓驱动,静电力和卤键作为主要驱动力;第二类结合位点亲和力较小,主要驱动力是疏水力。三维荧光光谱揭示PFNA与HSA生成复合物后,可以改变HSA的构象,引起Trp和Tyr残基微环境疏水性增强。圆二色谱(CD)定量测定了HSA与PFNA作用前后的二级结构含量:α-螺旋、β-折叠和β-转角含量分别降低14.3%,5.3%和3.5%,无规卷曲含量从14.4%增加到37.5%。以上结果表明,PFNA与HSA的结合可以改变HSA的二级结构,进而可能影响HSA的生理功能。结果阐述了PFNA与HSA相互作用机理,并且为PFNA在体内的运输和分配提供了可靠的生物物理和生物化学的相关依据。

等温滴定微量热法测定腐殖酸与不同含氧量碳纳米管的相互作用

利用批次吸附实验和等温滴定微量热技术(ITC)测定了碳纳米管(CNT)与腐殖酸(HA)相互作用的热力学参数,并研究了碳纳米管含氧量和离子强度的影响.批次吸附实验结果表明,碳纳米管与腐殖酸的结合强度和平衡吸附量随碳纳米管含氧量的增加而降低,随离子强度的增加而升高,证明了疏水作用力对二者的结合起了重要作用.ITC结果表明二者结合是放热反应,能形成稳定的CNT-HA复合物,加入腐殖酸后,体系的有序度增加,而负的熵变和焓变表明二者之间形成了氢键.以上结果有助于理解和研究腐殖质对碳纳米管在自然水体中迁移特性的影响.

P_(204)Li在有机相形成反向胶束过程的微量量热法研究

利用滴定微量量热仪测定了滴定热功率 -时间曲线 ,研究了 P2 0 4 Li在正辛烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷作溶剂时形成反向胶束过程 ,用处理非离子型表面活性剂在水中形成微乳液的方法来处理离子型表面活性剂在有机相中形成微乳液的过程 ,获得了 P2 0 4 Li在有机相中的临界胶束浓度、聚集数 ,胶束生成常数和有关的热力学函数 .

伯胺萃取醋酸振荡体系的微量热法研究

用注入 /滴定微量热计测定了伯胺 N_(1923)氯仿液萃取醋酸的萃取振荡反应体系的热功率-时间曲线 ,得到了萃取振荡反应体系的诱导期 ,第一振荡周期和第二振荡周期 .计算了表观活化参数 ,建立了诱导期与振荡周期和起始醋酸浓度、温度间的关系式 .

P_(204)在不同稀释剂中萃取钙(II)的微量量热法研究

用滴定微量量热计测定了P2 0 4 在氯仿和煤油稀释剂中从硫酸盐水溶液中萃取钙 (Ⅱ )的过程的反应热 .结合文献的工作 。

微量热法研究烟酰胺和异烟酰胺在KCl水溶液中的焓对自缔合作用

利用等温滴定微量热法（ ITC）分别测定了298.15 K时烟酰胺（ NA）和异烟酰胺（ INA）在纯水及不同浓度KCl（ m=0~0.3 mol/kg）水溶液中的稀释焓，根据McMillan-Mayer理论计算得到相应的焓对自缔合作用系数（ hxx ），发现两者的hxx都是很大的负值，且在较高KCl浓度时都随KCl浓度的增大而减小.从溶质-溶质、溶质-溶剂相互作用的观点出发，对这2种吡啶羧酸酰胺异构体的疏水和亲水作用平衡进行了讨论： NA和INA都是亲水-亲水作用占优势，芳香性的吡啶环与酰胺基团羰基的仔电子共轭使得对位异构体的共振结构分子电荷分离而更具亲水性；吡啶环之间的仔-仔堆叠对焓对自缔合作用的贡献几乎可忽略；溶液离子强度（ I）的增大有利于加强亲水-亲水作用，从而使hxx的绝对值都随溶液中KCl浓度的增大而逐渐增大.

微量量热法研究皂化盐Y(PMBP)_3·HA在有机相形成反向胶束的过程

研究了1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-吡唑酮-5皂化盐Y(PMBP)3.HA在不同有机溶剂中形成反向胶束过程,获得了Y(PMBP)3.HA在有机相中的临界胶束浓度、聚集数,胶束生成常数和热力学函数。所得热力学函数为ΔrGmθ负值,并且随着溶剂碳原子数的增加而减少。ΔrHmθ为正值,并且随溶剂碳链的增长而增大,说明形成反向胶束的过程为吸热过程,ΔrSmθ值表明,形成胶束的过程为熵增加过程,且溶剂碳原子数越多熵增大的越大,由此可以断定,形成胶束的这一过程主要为熵控制过程。

等温滴定量热法在分子印迹技术中的应用

分子印迹技术是一种制备对特定分子有特异性结合能力聚合物的新兴技术,近年来受到广泛关注。本文即对等温滴定微量热法在分子印迹技术中的应用做一综述,介绍微量热法的基本原理、特点,以及其应用于评价分子印迹聚合物的印迹效果、筛选单体和交联剂、优化反应条件等方面的研究进展。

丹皮酚及其两种同分异构体与牛血清白蛋白相互作用的热力学研究

在298.15K下利用等温滴定微量热法研究了丹皮酚(2'-羟基-4'-甲氧基苯乙酮,Pae)及其两种同分异构体(2'-羟基-5'-甲氧基苯乙酮,Hma;4'-羟基-3'-甲氧基苯乙酮,Ace)与牛血清白蛋白(BSA)在缓冲溶液(pH≈7.0)中的相互作用.从药物分子在蛋白质分子上有多种类型相互独立的结合位点的假定出发,应用Langmuir吸附模型对这三种同分异构体与BSA相互作用的量热数据进行了处理.结果表明,有两类结合位点存在,同时计算出了两类结合模式的结合常数、焓变、熵变及吉布斯自由能变等热力学数据.这两类结合主要以焓驱动为主,并且在同一类结合位点上,Pae,Hma以及Ace与BSA结合过程的焓变绝对值依次减小,这主要是由于客体分子苯环上取代基的相对位置不同而引起热力学数据的差异.圆二色谱研究表明这三种同分异构体的加入均使BSA的二级结构发生变化,说明这种生物大分子-药物分子相互作用既包含结合反应也包含小分子诱导BSA分子部分结构改变的过程.

环糊精包合三丁酸甘油酯的分子机制研究

以环糊精(cyclodextrin,CD)为主体,三丁酸甘油酯(tributyrin,TB)为客体,采用共沉淀法制备CD/TB包合物,通过核磁共振、相溶解度、等温滴定微量热及分子模拟对其包合机制进行研究。结果表明,单一环糊精(α-CD、β-CD、γ-CD)均可与三丁酸甘油酯形成包合比为1∶1的包合物,其中β-CD最适于包合三丁酸甘油酯;环糊精包合三丁酸甘油酯是自发进行的微放热过程,焓熵协同驱动促进环糊精包合三丁酸甘油酯,其中熵驱动在包合过程中占主导地位,疏水作用力为主要作用;复配环糊精(α-CD∶β-CD∶γ-CD=2∶7∶1,物质的量之比)包合三丁酸甘油酯过程中的熵变(24.3 cal/mol K)比单一环糊精(β-CD为17.8 cal/mol K)提高了36.52%,同时包合稳定常数提高了79.21%,说明复配环糊精可提供更多与三丁酸甘油酯分子尺寸相匹配的疏水空腔,包合能力更强,从而达到更稳定的包合效果;最终,通过解析单一环糊精包合三丁酸甘油酯的分子对接模型,推测出复配环糊精协同包合三丁酸甘油酯的包合构象。该研究为环糊精包合体系的机制研究提供了参考依据。

抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶与人血清白蛋白相互作用的热力学研究

在298.15K下,根据本结合过程的假设和Langmuir结合理论,用等温滴定微量热和圆二色谱分析法研究了抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶(5-FU)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用.研究结果表明,蛋白质(HSA)与药物配体5-氟尿嘧啶的相互作用存在两类结合位点.第一类结合,结合位点数N=71±0.1,结合常数K=(1.46±0.016)×105L·mol-1,结合焓·H=(39.61±0.220)kJ·mol-1,结合熵·S=(231.68±0.025)J·mol-1·K-1,结合自由能·G=(-29.48±0.030)kJ·mol-1.结合过程为熵驱动过程,疏水相互作用是过程的主要推动力;第二类结合,结合位点数N=140±0.2,结合常数K=(1.49±0.032)×105L·mol-1,结合焓·H=(-19.31±0.103)kJ·mol-1,结合熵·S=(34.30±0.055)J·mol-1·K-1,结合自由能·G=(-29.53±0.041)kJ·mol-1,结合过程为焓-熵协同驱动过程,氢键和静电相互作用是过程的主要推动力.圆二色谱分析结果表明,在两类结合过程中,药物5-氟尿嘧啶(5-FU)的作用致使蛋白质(HSA)二级结构单元的相对含量发生了变化.

抗肿瘤药物替加氟与牛血清白蛋白相互作用的热化学研究

在298.15K下,以等温滴定微量热(ITC)实验数据为依据,根据合理假设和Langmuir结合理论,应用非线性最小方差拟合方法测定了抗肿瘤药物替加氟(Tegafur)与牛血清白蛋白(BSA)结合过程热力学性质的改变.研究结果表明,牛血清白蛋白与替加氟相互作用存在两类结合位点:(1)N=52.00±0.12,K=(9.83±0.13)×104L/mol,ΔH=(30.10±0.17)kJ/mol>0,ΔS=(196.00±0.65)J/(mol·K)>0,ΔG=(-28.50±0.66)kJ/mol<0,表现为熵驱动过程,疏水相互作用为过程的主要推动力;(2)N=86.00±0.14,K=(9.35±0.13)×104L/mol,ΔH=(-19.80±0.17)kJ/mol<0,ΔS=(28.30±0.50)J/(mol·K)>0,ΔG=(-28.40±0.43)kJ/mol<0,表现为焓-熵协同过程,氢键和静电相互作用为过程的主要推动力.圆二色谱(CD)分析结果表明,抗肿瘤药物替加氟诱导蛋白质(BSA)二级结构单元的相对含量发生了一定程度的变化.