核磁共振波谱在药物分析中的应用，字数越多越好
核磁共振谱峰的面积(积分高度) 正比于相应质子数, 这不仅用于结构的分析中, 同
样可用于定量分析. 用NMR 定量分析的最大优点, 是不需要引进任何校正因子或绘制工
作曲线, NMR 可以用于多组分混合物分析、元素(如H、F) 的分析、有机物中活泼氢
及重氢试剂的分析等. 其中, 混合物的定量分析更是广泛应用到各个领域, 如: 最早的药
物APC 药剂中阿斯匹灵、非那西汀、咖啡因的含量分析; 有机合成中复杂产物和副产物
的组成分析; 对于元素分析而言, 若仪器的积分装置精密度较高, 则氢含量的测定甚至比
元素分析(燃烧法) 更为精确, 又有全部回收样品的优点. NMR 定量分析的方法分为内
标法和外标法, 内标法准确性更好, 操作更方便. 用这两种方法也可以间接求出物质的分
子量.
药物被人体吸收进入血液后会与在血清中的生物分子（如脂蛋白与白蛋白等）相互作用，形成分子配合物。而这种结合的效率和稳定性严重影响药物的分布、转运、药效、毒性和代谢。阐述药物与血清中生物分子的结合特性及其与药物分子结构的关系，无论对于探索生命体系中的生物物理过程和化学过程，还是新药开发和药理学研究都具有重要的意义。本项成果的主要工作是发展了一系列适用于生物样品分析的液体高分辨核磁共振（NMR）新技术，并应用发展的技术研究了药物与血液中生物分子的相互作用中的一些基本问题，如药物布洛芬抗血脂蛋白氧化机理的研究等。本工作拓展了液体高分辨NMR在生物样品分析中的应用范围，在用磁共振波谱分析方法直接研究生物体系的组成、生物分子间的相互作用和动力学过程及其影响因素等研究中取得了一批具有重要理论意义和应用价值的成果。这些成果作为杰出青年科学基金的主要内容，在基金委组织的结题验收中被评为优秀。
1、建立了一系列用于研究血液中生物分子的扩散、弛豫等动力学特性测定、以及生物分子NMR谱表征和分子间相互作用的波谱学新方法
从理论上讲，核磁共振(NMR)参数包含着丰富的分子结构、相互作用、动力学性质等信息。但是，在体温条件下，直接测定血液（清）中生物分子的NMR参数，进而用于研究药物与其相互作用，需要克服NMR谱峰重叠、热对流、水峰抑制等困难。
建立了用于在较高温度下准确测定生物样品中分子自扩散系数的双重双向梯度场多重回波实验方法（DMSE）：生物分子的运动行为（可用其扩散系数表征）与其所处的环境、状态和分子间的相互作用密切相关，在体温条件下测定的扩散系数更能反应生物分子的本征特性。但是，当样品温度超过室温时，热对流的存在会影响扩散系数的准确测定。我们提出的DMSE方法能够有效地消除热对流和背景梯度场对分子自扩散系数测量的影响。理论和实验结果都表明，在?50?C的温度下该方法能够可靠测定生物样品中分子自扩散系数(Clark et al, Rapid Commun Mass Sp 16(15) 2002; Shapiro et al, JACS 124 2003; Perez-Mendez et al, Macromolecules 36(21) 2003)。此外DMSE方法还具有NMR谱编辑的功能(Lucas et al, Anal Chem 75(93) 2003; de Graaf et al, Anal Chem 75(9) 2003)，可以用于区分和选择性检测生物样品（如血清）中蛋白质等大分子与小分子代谢物的NMR谱，研究大分子和小分子之间的相互作用。(Anal. Chem. 2001, 73: 3528-3534)。
b). 与溶剂峰具有相同和相近化学位移的信号峰的恢复方法（RECUR）：生物样品都以水为溶剂，其中水质子的浓度比样品的浓度高约5个数量级。因此，生物NMR研究首先需要抑制溶剂（水）峰。但是，在溶剂峰被抑制后，与溶剂峰具有相同或相近化学位移的其它物质的共振峰也会被抑制，相应的信息将随之消失。我们提出的RECUR方法通过极化转移的原理将与溶剂峰具有相同或相近化学位移的其它物质的共振峰高效率地恢复。该方法还能同时实现分子内和分子间的极化转移。利用该方法可以观测血清样品中蛋白质上结合水的信号，并能测定与水具有相近化学位移的共振信号的弛豫时间。(J. Magn. Reson., 2001, 153: 133-137)。
c). 发展了用二维最高量子相关谱测量生物分子T1弛豫时间和J偶合常数的方法：生物分子中原子核自旋的弛豫时间包含着丰富的分子结构、动力学、以及分子间相互作用等重要信息。虽然测定纵向弛豫时间的一维NMR方法很多，但是都不适用于共振峰严重重叠的生物样品。我们根据最高量子相干法（MAXY）能够区分和编辑不同类型的质子（甲基、亚甲基和次亚甲基）的共振峰的特点，建立了用二维最高量子相关谱测量核自旋纵向弛豫时间和多量子偶合常数分解谱的新方法，并将该方法应用于了胆固醇类分子中各种质子的弛豫时间的测定以及丙氨酸甲基的四个多量子相干态的纵向弛豫时间的同时或选择性测定。(J. Magn. Reson., 2000, 146: 277-282；Mol Phys. 2001, 99: 1701-1707)。
2、人血清中脂蛋白的NMR表征与测定
人血清白蛋白（HSA）和脂蛋白是人血清中大量存在的可与药物相互作用的生物分子。血清脂蛋白是由血清脂质和载脂蛋白组成的水溶性的生物分子颗粒，根据其密度的不同可细分为高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)和非常低密度脂蛋白(VLDL)等。血脂和脂蛋白代谢异常与动脉粥样硬化关系密切。研究表明，动脉粥样硬化的发病率与血液LDL水平，特别是氧化的LDL (Oxidized LDL, ox-LDL)水平呈明显的正相关，与HDL水平呈负相关。准确测定人血清中各类脂蛋白的含量对动脉粥样硬化的诊断和防治具有重要意义。目前还没有一种快速简便的能够对各类蛋白质进行同时测定的方法。通过物理或化学方法分离脂蛋白费时且价格昂贵。我们发展了在不进行任何物理和化学分离的条件下，以扩散加权NMR为手段定量分离、分析血清中各种脂蛋白的新方法。该方法以甲基(?0.8~?1.0)和亚甲基(?1.2~?1.5)的共振峰为特征峰，结合谱峰拟合技术，可得到血清中不同组分的NMR子（亚）谱。测定这些子谱（组份）在不同梯度场强度下的衰减，发现它们明显可分为4类，即HDL、LDL、HSA和VLDL。从信号的衰减速度可以计算出各种蛋白的自扩散系数。各个组份NMR峰的面积与其在血清中的含量成正比关系，扩散系数的大小与其动力学性质有关，从而达到表征血清脂蛋白的目的，为血清蛋白质的全分析以及研究药物与脂蛋白的相互作用打下了基础。本研究成果的论文应邀发表在Magnetic Resonance in Chemistry 2002, 40, S83-S88,特辑。
3、药物布洛芬（IBP）抗血脂蛋白氧化的机理研究
最新研究表明药物（IBP）具有抗血脂蛋白氧化的作用，在治疗血管粥样硬化上具有潜在用途。但目前IBP抗氧化作用的机理还不明确。我们应用扩散加权核磁共振波谱方法再没有任何物理分离的条件下，研究了IBP在血清中与脂蛋白的相互作用。结果表明在血清中加入IBP后：1）脂蛋白颗粒中不饱和脂分子中烯键及其相邻基团上的质子的化学位移发生变化，表明IBP与脂蛋白中的不饱和脂发生了亲脂性相互作用；2) 脂蛋白颗粒中的鞘磷脂(SM)和卵磷脂(PC)的极性基团-N+(CH3)3的化学位移发生变化，可能是由IBP的羧基(-COO-)与-N+(CH3)3发生亲电性相互作用而引起的，鞘磷脂的作用强度大于卵磷脂；基于这些实验结果，我们推测布洛芬的抗氧化作用可能机理是：布洛芬被结合到脂蛋白颗粒表面富不饱和脂的部位，保护不饱和脂不被自由基攻击，从而起到抗氧化作用。(Anal. Biochem. 2004, 324, 292-297)。
4、药物IBP与血清中生物分子相互作用的动力学特性研究
药物IBP在进入血液后，它不仅仅与脂蛋白相互作用结合，还有可能与其它药物或者体内其它的蛋白（如HSA）结合。为了研究IBP与HSA的结合对IBP抗血脂蛋白氧化功效的影响以及在两种或以上药物同时存在时IBP与HSA的相互作用，我们研究了IBP、水杨酸(SAL)和HSA组成的三元体系中IBP与蛋白间的相互作用。结果表明IBP和SAL在HSA上不仅具有各自特征的结合点，还具有相同的结合位点（共同结合点）；两种药物与HAS的结合既存在共结合，也存在竞争结合。（J. Pharmceut. Biomed. Anal., 2004, 34:247）
在实验结果的基础上，我们建立了用于描述药物与蛋白相互作的竞争结合模型，并根据这个模型得到了两种配体（IBP和SAL）与白蛋白结合的离解常数以及二者在蛋白上总共的结合点数。我们还用托美丁、SAL和HSA的三元体系验证了这个模型，得到了这两种药物在白蛋白上的特征结合位点数和共有结合位点数。（J. Pharmceut. Biomed. Anal., in press）。
