拉曼和紫外光谱法研究阿司匹林及其与DNA的相互作用

第 32卷 ，第 3期 2 0 1 2年 3月 光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vo1．32，No．3，pp699—702 Spectroscopy and Spectral Analysis March，2012 拉曼和紫外光谱法研究阿司匹林及其与 DNA的相互作用 康倩倩，周光明 西南大学化学化工学院 发光与实时教育部重点实验室，重庆 400715 摘 要 检测了阿司匹林对照品与肠溶片的常规拉曼光谱和面增强拉曼光谱，归属了各个振动峰位和增 强峰位；研究了阿司匹林溶液与DNA相互作用的表面增强拉曼光谱与紫外光谱。结果表明：阿司匹林对照 品与肠溶片的NRS及 SERS图谱基本一致，药品的辅料对阿司匹林的检测几乎没有影响；在 SERS中，阿司 匹林分子是通过羧基和苯环垂直吸附在纳米银表面；阿司匹林分子与DNA相互作用的主要键合模式是插入 作用，阿司匹林中的苯环和 C==0插入到DNA双螺旋结构的碱基对之间，为深入了解此类药物的作用机 理提供了十分重要的信息和有益的参考。 关键词 拉曼光谱；表面增强拉曼光谱；紫外光谱；阿司匹林；DNA 中图分类号：0657．3 文献标识码：A DOI：10．3964／j．issn．1000—0593(2012)03—0699—04 引 言 阿司匹林(Aspirin)是一种历史悠久的非甾体抗炎药，已 广泛应用于解热、镇痛、消炎、抗风湿，同时有研究表明阿 司匹林可以减小心脏病和中风的风险，并且对治疗大肠癌、 血小板聚集 、心脑血管疾病与动脉硬化症等有一定作用[1 。 DNA是遗传信息的载体，是生物体细胞内最重要的组成成 分。因此，从分子水平上研究药物小分子与 DNA的相互作 用，对于以DNA为作用靶分子的药物揭示其抗癌抗病毒机 理以及更加有效的新药等方面都具有重要的意义l4]。虽 然有关阿司匹林与 DNA相互作用的研究已有报道_】 ，但 利用傅里叶变换拉曼(fourier transform-Raman，FT—Raman) 光谱技术研究阿司匹林与DNA的相互作用尚未见报道。本 文利用傅里叶变换拉曼光谱技术对比了阿司匹林对照品与肠 溶片的常规拉曼光谱(normal Raman spectroscopy，NRS)及 其溶液的表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spec— troscopy，SERS)，并利用表面增强拉曼光谱技术与紫外光谱 技术对阿司匹林与 DNA的相互作用进行了探讨。 司)，Nd：YAG激光光源(1 064 nm)，液氮冷却 Ge检测器 ， 激光强度分为 200 mW(固态样品，扫描 100次)和 300 mW (液态样品，扫描300次)，分辨率为4 cm- 。UV-245O型紫 外一可见分光光度计 (日本 岛津)。$48O0型扫描电子显微镜 (日本 日立)。AnkeTGL-16G型台式高速离心机。CQ5O型超 声波清洗器。小牛胸腺 DNA购 自美国 Sigma公司，阿司匹 林对照品购 自中国药品生物制品检定所 ，使用前均未作进一 步处理；阿司匹林肠溶片购自拜耳医药保健有限公司。所有 试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水(18 MQ·cm)。 1．2 方法 银胶的制备依据 Leel_7]的方法得到灰银胶，对所获得的 银胶进行离心提纯，转速为 5 000 r·min_。，离心 10 min，完 成后弃去透明上清液，滴人去离子水，超声震荡5 min，使纳 米银与去离子水充分混合；重复2次得到浓度较大、纯度较 高的银胶_8]。用蒸馏水配制一份浓度为 0．010 0 g·mI 的 DNA溶液；配制阿司匹林对照品的溶液浓度为 2．5× 10 tool·L_。；取一粒阿司匹林肠溶片压成粉末 ，用蒸馏水 溶解过滤转移至 100 mI 的容量瓶，稀释至刻度 ，摇匀备用。 2 结果与讨论 1 实验部分 2．1 银胶的表面形态 1．1 仪器与试剂 用柠檬酸三钠还原硝酸银制得的银胶颗粒分布均匀且稳 RFS-IOO／s型傅里叶变换拉曼光谱仪 (德国 Bruker公 定(如图1)，通过离心提纯，浓度增大且减少了银粒子表面 收稿 日期：2011—06—12。修订日期：2011—09—15 基金项目：国家科技重大专项项目(2008ZX07315)和重庆市自然科学基金项目(CSTC2007BB5370)资助 作者简介：康倩倩，女，1986年生，西南大学化学化工学院硕士研究生 e-mail：lanqianer@163．corn *通讯联系人 e-mail：gmzhou@SWU．edu．en 700 光谱学与光谱分析 第32卷 吸附的杂质，使样品分子更容易吸附到纳米银表面。图1为 银胶的扫描电镜图，可以看到银粒子大部分成球形 ，平均粒 径约为 50 nin。 Fig,1 SEM of silver colloid 2．2 阿司匹林的拉曼光谱 从图 2可以看出，对照品与肠溶片的振动峰几乎没有区 别，结果表 明药品辅料对阿司匹林的检测几乎没有影响。 3 092，3 077，3 023，1 605，1 576 cm 是苯环上的CH伸缩 振动；2 992和 2 942 cm- 是 CH3伸缩振动；1 628 cm 是 一 COOH中 C--O 的伸缩振 动与 OH 的面 内变形 振动； 1 223与 292 cm- 分别是 Ph--OCOCH。的伸缩振动与面外 变形振动；263与 172 cm- 分别是 Ph_C()OH的面内变形 振动与面外变形振动[9_ ]。详细归属见表 1。 3 00O 1 500 1 oo0 500 Ranlan shitt／cm- Fig,2 NormalRaman spectra of aspirin 1：Aspirin 2：Aspirin tablet Table 1 Raman shifts of aspirin and assignments 言 Ia苗 第 3期 光谱学与光谱分析 701 注：VS：很强；S：强；m：中等；w：弱；vw：很弱；br：宽； ：伸缩振动； ：面内变形振动；y：面外变形振动； r：扭曲振动；s：对称；a：非对称；seiss：剪式；rock：摆动 从图 3中可以看出，阿司匹林药品溶液与对照品溶液的 SERS基本一致，主要基团的拉曼峰都存在，只是略微发生 偏移或强度发生变化。3 065与2 935 cm- 分别是苯环上的 CH伸缩振动和CH。伸缩振动；1 621 cm- 是 C--O 的伸缩 振动；1 308 cm叫是 0H的面内变形振动 1¨ ]。详细归属见 表 1。3 065 cm- 处的峰证明了苯环是垂直吸附在银纳米表 面上 的ElI3，212 cm 处的峰证明了羧基吸附在银纳米表 面 1 。 3 00o 1 500 1 0oo 500 Rflmsn shift／~m-I Fig．3 SERS of aspirinin solution 1：Aspirin；2：Aspirin tablet 2．3 阿司匹林与 DNA的相互作用 2．3．1 表面增强拉曼光谱法 从图4可以看出，当阿司匹林与DNA体积比为 1：1时 效果最佳。加入 DNA后 ，阿司匹林中 2 935，1 588，1 541， 1 034，523，419 cm 峰发生了偏移，2 935，1 588，1 175， 1 034，419 cm 峰明显减弱，3 065，1 621，1 144，1 094， 865，811，759，728，569 CITI-- 的峰消失，说明阿司匹林与 DNA的键合作用使阿司匹林分子的结构发生了变化。DNA 的加入使阿司匹林的 SERS信号强度明显减弱，说明二者相 互作用的主要键合模式是插入作用_1 ]。3 065，1 144， 1 094，865，811，759，728 cm 苯环 CH 的振动峰，569 CITI 苯环上 C-C变形振动峰；1 621 cm 羧基中 C；O 的 伸缩振动峰，811 cm C00H的面外变形振动峰消失，说明 了阿司匹林分子中的苯环及 C--O与DNA分子中的碱基对 发生了键合。 2．3．2 紫外光谱法 图5显示了阿司匹林与DNA及其不同配比的紫外吸收 光谱，由图5可以看出，加入 DNA后，阿司匹林的紫外吸收 峰明显发生了红移；随着阿司匹林与 DNA体积比的减小， 吸收强度逐渐减弱，此结果也证明了阿司匹林与 DNA的主 要键合模式为插入作用_l“15]。发生减色效应的原因可能是 DNA碱基对与阿司匹林分子之间发生了 电子堆积，使阿 司匹林分子的丌空轨道上有一定的电子补充，从而使阿司匹 林分子荷电跃迁的概率减小l_6]。 3 ooo 1 500 1 00o 500 RalTlan shifl／cm一 Fig．4 SERS of aspirin-DNA at different ratio 1：Aspirin；2：DNA；3：2：1；4：1：1；5：1：2 200 250 300 350 Wavelength／run Fig．5 UV of aspirin-DNA at differentratio 1：Aspirin；2：2：1；3：1：1；4：1：2；5：DNA 3 结 论 通过研究阿司匹林对照品与阿司匹林肠溶片的常规拉曼 光谱和表面增强拉曼光谱，发现它们的谱图基本一致，表明 扫一昌 u】 扫H∞Il q— u口 I_10∞ 《 702 光谱学与光谱分析 第 32卷 药品中的辅料对阿司匹林的拉曼检测几乎没有影响；同时根 据对阿司匹林的SERS图的分析，说明了阿司匹林分子是通 过羧基和苯环垂直吸附在纳米银表面。此外，通过研究阿司 匹林与DNA相互作用的表面增强拉曼光谱和紫外光谱，证 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [1O] El1] [12] D3] [14] [15] 明了阿司匹林与DNA相互作用的主要键合模式是插入作 用，即通过疏水作用力插入到 DNA双螺旋结构的碱基对之 间。 Neault J F，Naoui M，Manfait M，et a1．FEBS Lett．，1996，382：26． Adebayo G I，Williams J，Healy S Eur．J．Intern．Med．，2007，18：299． Scok J I，Joo I S，Yoon J H，et a1．Clin．Neuro1．Neurosur．，2008，110：110 Xie W ，Ye Y，Shen A G，et a1．Vib．Speetrosc．，2008，47：119． Elahi M Y，Bathaie S Z，Kazemi S H，et a1．Ana1．Bioehenx，2011，411：176． LIU wei，BI He-ping，ZHANG Lian-hua，et al(刘 炜，毕和平，张连华，等)．Journal of Anhui Agricultural Sciences(安徽农业科学)， 2009，37(15)：6837． Lee P C，Meisel n J．Phys．Chem．，1982，86(17)：3391． MA Feng-ru，LIU Kun，ZHANG Yi，et al(马枫茹，刘 琨，张 毅，等)．The Journal of Light Scattering(光散射学报)，2007，19(1)： 11． Boczar M，Wojcik M J，Szczeponek K，et a1．Chem．Phys．，2003，286：63 Varghese H T，Panicker C Y，Philip D，et a1．Spectrochim． Acta，Part A，2007，66：959 Philip D．John A，Panicker C Y，et a1．Spectrochim．Aeta，Part A，2001，57：1561． Bondesson L，Mikkelsen K 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colloid through the carboxyl group and the benzene ring；The interaction was mainly caused by the inserting-action mode between aspirin and DNA，and the benzene ring and C—O of aspirin were inserted between the base pair of the dcIuble helix structure of DNA，which provided important inform ation and useful reference for understanding deeply the mechanism of action of this kind of drug． Keywords Raman；SERS；UV：Aspirin；DNA *Corresponding author (Received Jun．12，2011；accepted Sep．15，2011)