吸附于银胶颗粒表面的胆红素及

    胆绿素分子吸附取向研究

    胡 军3

    方 清 盛蓉生 徐知三 曾云鹗

    (海南大学生物科学技术研究所 ,海口 570228) (武汉大学化学系 ,武汉 430072)

    摘 要 胆红素、胆绿素作为重要的生物小分子被广泛研究。本文采用表面增强拉曼光谱技术获得了

    胆红素和胆绿素分子吸附于银胶颗粒表面的拉曼光谱。通过对其谱带的指认分析 ,表明胆红素形成了

    三对内氢键 ,并以其两个吡咯亚甲基酮环沿银胶颗粒表面切向方向镶嵌在银胶颗粒上 ,而胆绿素则以顺

    式2顺式2顺式构型平躺吸附于银胶颗粒表面。

    关键词 表面增强拉曼光谱 ,胆红素 ,胆绿素 ,取向 ,银胶颗粒

    2000206201收稿;2000212212接受

    1 引 言

    表面增强喇曼光谱(SERS)是一种新型的光谱分析技术 ,可用于含生色团的生物分子的结构分析。

    由于 SERS本身所具有的特性 ,使得相对较低浓度的物质也可产生很强的喇曼信号。银电极或银溶胶

    的 SERS技术也已用来进行胆色素(如胆红素和BVDE)的光谱特性研究。Lippitsch

    〔 1〕、 Hsieh〔 2〕、 Holt

    〔 3〕 和

    杨光宁等〔 4〕 研究小组相继报道了胆红素和胆绿素及相应酯化物的 SERS或 SERRS谱 ,但其谱峰的信噪

    比不佳 ,而且在银胶表面的吸附取向研究未见报道。本文工作 ,采用银胶获得了高质量的胆红素、胆绿

    素及胆红素氧化物的 SERS谱图 ,并通过谱图分析 ,就胆红素、胆绿素在银胶表面的分子吸附方式进行

    了讨论。

    2 实验部分

    211 试剂与仪器

    胆红素和胆绿素(Sigma 公司) ,用二次蒸馏水配制成 1 ×10 - 5

    mol L 的溶液。氧化胆红素是将所配

    制的胆红素溶液 ,调pH值为10. 0 ,于 ± 5. 0 ℃放置一个星期左右制得。其余化学试剂均为分析纯。

    所有光谱均采用514. 5nm的氩离子激光器(Spex 164209 型)激发 ,单色仪为 1800 条 mm的法国J2Y

    U21000型的双单色仪 ,光子计数系统为低温 CAC2310342C光电倍增管和光电子计数系统。谱图的收集

    及处理采用一台 IBM2PC XT计算机控制。激光器输出功率为 200 mW,狭缝为 500 μm ,积分时间为 2

    cm- 1

    0. 2 s。

    212 实验方法

    银胶的制备 ,是采用硼氢化钠还原制得。其pH值为6. 5。样品的制备 ,是将 0. 1 mL 的待测物加上

    0. 1 mL 0. 01 mol L 的 HCl、 NaCl ,然后再与0. 2 mL 的银溶胶混匀 ,装入玻管摄谱。

    3 结果与讨论

    自然界中 ,血红蛋白的最初产物是胆绿素〔 5〕,接着胆绿素被组织酶或碱性亚硫氢酸盐还原成胆红

    素。在胆红素分子中 ,其 C环是一吡咯环(其两对双键分别位于 C11和 C13) 。胆绿素分子中 ,C环上的碳

    碳双键分别位于 C12和 C14。

    为了便于图谱分析 ,测得了胆红素、胆绿素和吡咯的 SERS谱(见图 1) (所记录的谱图范围为 150～

    1800 cm- 1) 。

    第29卷

    2001年5月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究报告

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第5期

    507～510 通常 ,市售的吡咯中含有吡咯的低聚物。在 SERS谱中 ,其表现为1338和1570 cm- 1

    振动模〔 6〕,且是

    2 ,52二取代吡咯的振动模〔 7〕。普通喇曼谱中 ,强带 1146 cm- 1

    归属于吡咯环振动模〔 10〕,而在 SERS中却

    观察不到。这表明吡咯环可能是平躺在银胶表面。

    对于994 cm- 1

    带 ,Hsieh〔 8〕 将其归属于内酰胺振动模 ,为环上N - H氢键形成的标志。在本实验中 ,图1 胆红素、胆绿素和吡咯的表面增强拉曼光谱图

    Fig. 1 The SERS spectra of bilirubin ,biliverdin and pyrrole

    激光波长(wavelength) ,514. 5 nm; 激光功率(power) , 200 mw; 狭缝宽度

    (slit width) ,500μm; 积分时间(integral time) ,2 cm- 1

    0. 2s ;一次扫描。a.

    胆绿素(biliverdin) ; b. 胆红素(bilirubin) ; c. 吡咯(pyrrole) 。

    这个谱带在吡咯的 SERS谱中也出现了 , 这是

    N - H的面外变形振动模。与吡咯的 SERS谱

    图相比 ,956 cm- 1

    归属为内酰胺环上的 N - H

    面外变形振动模。这个模是胆红素分子上羧

    基与一个吡咯亚甲基酮环上的氧形成氢键的

    标志。它的出现表明在本实验中 ,其胆红素分

    子形成了内氢键。

    强带1616 cm- 1

    是 C - D 环间 C = C 双键

    的伸缩振动模〔 8〕,是 C - D 吡咯亚甲基酮环的

    特征谱带 ......