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卟啉是具有共轭大环结构的化合物,由于其具有独特的光物理和电化学性质而被广泛应用。自证实水溶性四(4-甲基吡啶基)卟啉(TMPyP)能嵌入DNA碱基对中以来,卟啉与各种DNA以及其他生物大分子的作用一直是研究的热点。卟啉类化合物对肿瘤组织具有特异性识别作用,能有效的在肿瘤组织周围富集,因此,卟啉类化合物作为一种优良的光敏剂在肿瘤诊断和治疗方面受到普遍关注,尤其在光动力治疗(Photodynamic Therapy,PDT)方面。在PDT中,卟啉既可作为光敏剂,也可作为诊断剂,在可见光的激发下产生活泼的单线态氧,从而破坏肿瘤细胞组织,导致细胞死亡。
本论文利用紫外.可见光谱,荧光光谱和电化学手段研究了水溶性卟啉meso-四(4-磺酸钠基苯基)卟啉(TPPS)H2与小牛胸腺DNA(ct-DNA)、质粒DNA(p-DNA)和小麦DNA(w-DNA)的相互作用。随着DNA浓度的增加,在紫外.可见光谱中卟啉的Soret带出现减色效应；在荧光光谱中,卟啉的荧光强度逐渐减弱。电化学研究表明,随DNA浓度增加,(TPPS)H2的氧化还原电流下降,还原电位发生一定的偏移。分析了(TPPS)H2与三种DNA的作用模式为:在DNA表面的静电结合。(TPPS)H2与ct-DNA、p-DNA和w-DNA作用的表观键合常数分别为:1.34x106L·mol-1、4.37×105L·g-1和1.14×106L·g-1。
采用紫外.可见光谱,荧光光谱和电化学方法研究了非水溶性四苯基卟啉[(TPP)H2]及其FeⅢ和MnⅢ的金属配合物[(TPP)FeCl和(TPP)MnCl]与ct-DNA的相互作用。三种卟啉在ct-DNA浓度增大的过程中,紫外-可见光谱有明显的减色效应。在荧光光谱中,随着ct-DNA浓度的增加,(TPP)H2的荧光强度呈逐渐减弱的趋势；而(TPP)FeCl和(TPP)MnCl对EB-DNA体系有荧光猝灭效应。在电化学研究中,随着ct-DNA的加入,三种卟啉的还原电位分别发生改变。根据实验结果,发现三种卟啉是在DNA表面发生自堆积作用。求得(TPP)H2、(TPP)FeCl和(TPP)MnCl与ct-DNA作用的表观键合常数分别为:3.55×105、3.85×105和9.30x105L·moL-1。两种金属卟啉与DNA的作用机理为:金属卟啉轴向配位的氯离子首先解离形成正电荷的卟啉阳离子,这种阳离子进而与具有负电荷磷酸根的DNA通过静电结合堆积于DNA表面。实验发现Tween-80微乳液的加入能显著提高测定体系的灵敏度。
此外,采用琼脂糖凝胶电泳法研究了(TPP)H2及其金属卟啉衍生物(TPP)MnCl对质粒DNA的切割作用。比较了在高压汞灯、自然光和避光条件下卟啉对p-DNA的切割能力。实验发现在高压汞灯照射下,卟啉对p-DNA都有较强的切割作用。说明所研究的卟啉化合物具有一定光动力治疗效果。但是,(TPP)H2只有在高压汞灯光照射下才具有切割活性,而(TPP)MnCl即使在避光条件下也具有切割p-DNA的作用,说明金属卟啉相对于与非金属卟啉而言,对DNA有更强的切割能力。