【摘要】 随着电子顺磁共振波谱研究的深入,其应用领域和方向也在不断拓展。这种技术能够直接检测自由基的优点也极大地促进了生物医学研究的发展。

随着电子顺磁共振波谱研究的深入,其应用领域和方向也在不断拓展。这种技术能够直接检测自由基的优点也极大地促进了生物医学研究的发展。

 

EPR测试不仅可以直接检测自由基,而且可以获得有关分子结构和反应动力学的重要信息,可以应用于生物组织中稳定自由基的研究。例如,动物或植物的黑色素是由天然和人工聚合形成的一个独特的基团。它是一种稳定的有机自由基。EPR技术是一种有效而直接的研究方法。此外,在冻干动植物组织和代谢活性组织样品中也能检测到自由基。

 

动物细胞内的羟基自由基

 

在研究生物过程中产生的活泼自由基方面,EPR技术也能够胜任。在许多生物过程中,尤其是包含氧化还原反应或是氧利用过程中,有自由基作为中间产物或最终产物产生。由于EPR技术可以实现原位检测,所以无论自由基是作为中间产物,抑或是最终产物,我们都可以利用EPR进行检测。例如叶绿体在有光照时会引起自由基的生成,曾有研究者使用EPR检测到过光合体系中超氧自由基的光合原初反应。而且EPR还可以用于研究酶促反应中的自由基,在合适的条件下甚至可以利用超精细耦合来鉴定自由基,从而得到酶催化的机理和酶的活性部位结构的相关信息。

 

在药物或辐射影响生物体后,常会伴随自由基的形成。EPR技术可以对此自由基进行定量或定性的检测,得出辐射损伤程度以及损伤部位的信息,还可以进一步来研究出涉及辐射效应的相关效应与机理。所以辐射事故发生后,使用EPR检测人体所受辐射的剂量也已经成为了一个非常重要的研究领域。例如牙齿,骨头,指甲等生物组织在收到辐射后都可以使用EPR进行检测,实现剂量重建。同时EPR技术也可以对药物代谢过程中产生的自由基进行检测,可用于药物作用的监控。已有研究结果表明,致癌物可以在组织中形成自由基,这在癌前诊断中可能会起到重要的作用。 如下图所示:

 

 

一般来说,自由基在化学反应中具有较高的反应活性,而在生物环境中,自由基的浓度不是很高,反应能力相对较低。如果用稳定的自由基与结合到单分子或处于复杂系统内分子上的特定部位,就可以从EPR谱中获得标记物的相关环境信息,即EPR自旋标记法。有人用该方法研究了天青蛋白疏水区与p53蛋白的相互作用。因此,自旋标记结合EPR技术已成为检测蛋白质结构的有力工具。

 

电子顺磁共振波谱仪-ESR5000

 

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