含錳功能基包覆二氧化硅顆粒的SOD活性研究

榮喜才，潘志權，周　紅

(武漢工程大學化學與環境工程學院，湖北 武漢 430073)

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含錳功能基包覆二氧化硅顆粒的SOD活性研究

榮喜才，潘志權，周紅

(武漢工程大學化學與環境工程學院，湖北 武漢 430073)

摘要：以5-甲基水楊醛和乙二胺為原料合成席夫堿化合物，用NaBH4將其還原，還原產物與3-溴丙基三甲氧基硅烷發生親核取代反應，經水解反應后和錳離子配位得到一種錳配合物修飾的功能基固體顆粒。采用紅外光譜、熱重分析及X-射線能譜對其結構進行表征，用改進的四氮唑藍法對其SOD活性進行測定。結果表明，錳配合物修飾的功能基固體顆粒的SOD活性單位IC50為0.055 g·L-1，其具有SOD活性和循環使用性。

關鍵詞：席夫堿；功能基；二氧化硅顆粒；SOD活性；錳離子

圖1　ABTES/r-HL/Mn2+的合成路線

1實驗

1.1試劑與儀器

四氮唑藍(NBT)，阿爾法埃莎公司；3-溴丙基三甲氧基硅烷(ABTES)、5-甲基水楊醛、濃氨水、乙二胺(DETA)、NaBH4、K2CO3、無水甲醇、無水乙醇、Mn(OAc)2·4H2O、EDTA、甲硫氨酸(MET)、核黃素、NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·12H2O，均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

UV-2450型紫外可見分光光度計，日本島津公司；TG-209型熱重分析儀，德國Netzsch公司；X-射線能譜儀。

1.2方法

1.2.1水楊醛席夫堿(HL)的合成

HL參照文獻[8]合成：稱取5-甲基水楊醛5.008 g(0.0367 mol)于100 mL單口燒瓶中，加入50 mL無水甲醇，30 ℃下磁力攪拌使其溶解；再稱取1.1020 g(0.0184 mol)乙二胺溶于15 mL無水甲醇中，用恒壓滴液漏斗緩慢滴加入單口燒瓶中，滴畢，室溫下繼續反應6 h，產生大量黃色沉淀，抽濾，沉淀用無水甲醇和水反復洗滌， 30 ℃真空干燥24 h，得到HL 4.583 g。

1.2.2還原性水楊醛席夫堿(r-HL)的合成

r-HL參照文獻[9]合成：稱取HL 1.0076 g(0.0034 mol)于三口燒瓶中，加入50 mL無水甲醇，室溫攪拌30 min，在冰浴下慢慢添加NaBH4，溶液由黃色逐漸變成白色，繼續添加NaBH4，有大量白色沉淀產生，抽濾，沉淀用無水甲醇和水反復洗滌， 30 ℃真空干燥24 h，得到r-HL 0.7631 g。

1.2.3ABTES/r-HL的合成

稱取0.3005 g(0.001 mol)r-HL于100 mL三口燒瓶中，加入50 mL無水乙醇，加熱使其溶解，再加入0.2745 g(0.002 mol)K2CO3(馬弗爐烘6 h)；稱取0.4875 g(0.002 mol)ABTES溶于10 mL無水乙醇中，緩慢滴加入三口燒瓶中，氬氣保護下磁力攪拌回流24 h；反應完畢后，冷卻，滴加濃氨水至pH=13，磁力攪拌24 h，有白色沉淀產生，抽濾，沉淀用無水乙醇和水反復洗滌， 30 ℃真空干燥24 h，得到ABTES/r-HL固體顆粒。

1.2.4ABTES/r-HL/Mn2+的合成

稱取0.2017 g ABTES/r-HL固體顆粒于100 mL單口燒瓶中，加入30 mL無水乙醇，超聲5 min；再稱取0.1283 g Mn(OAc)2·4H2O溶于10 mL無水乙醇中，用恒壓滴液漏斗緩慢滴加入單口燒瓶中，室溫磁力攪拌24 h，離心分離，沉淀用無水乙醇和水反復洗滌，50 ℃真空干燥24 h，得到ABTES/r-HL/Mn2+固體顆粒。

1.2.5樣品表征

對中間產物HL、r-HL、ABTES/r-HL進行紅外光譜測試；對ABTES/r-HL進行熱重分析；對ABTES/r-HL/Mn2+進行X-射線能譜表征。

1.2.6ABTES/r-HL/Mn2+SOD活性的測定

循環使用性的測定：在25mL燒杯中，加入0.5mLNBT、0.5mL核黃素、2.5mLMET溶液、0.01mLEDTA溶液、1mg催化劑ABTES/r-HL/Mn2+，再加入0.5mLPBS緩沖溶液，混合均勻。向該體系通入空氣5min后，在560nm處測定溶液的吸光度A′，光照10min后，再次測定其吸光度A。在第一次測試后的燒杯中，再次加入上述溶液，不加入催化劑ABTES/r-HL/Mn2+同法測量光照前、后的吸光度，如此反復，共測定4次。

2結果與討論

2.1紅外光譜(圖2)

圖2　HL(a)、r-HL(b)、ABTES/r-HL(c)的紅外光譜

由圖2可知，曲線a中1 638 cm-1處的吸收峰為碳氮雙鍵的吸收峰，說明已合成了水楊醛席夫堿。曲線b中1 638 cm-1處碳氮雙鍵席夫堿的吸收峰消失，且在1 611 cm-1處出現一個明顯的吸收峰，說明水楊醛席夫堿已經被還原。曲線c在1 131 cm-1處出現一個很強的吸收峰，此峰歸屬于硅氧鍵吸收峰，且在1 450 cm-1附近出現一系列吸收峰，此系列峰歸屬于苯環的骨架振動特征吸收峰，說明合成了ABTES/r-HL。

2.2ABTES/r-HL的熱重分析圖譜(圖3)

圖3　ABTES/r-HL的熱重分析圖譜

由圖3可知，第一階段失重在200 ℃以下，是樣品顆粒表面少量吸附水的蒸發造成的；第二階段失重在200～600 ℃之間，是含硅顆粒表面有機基團分解及醇羥基脫去小分子水導致的；第三階段失重在600～800 ℃之間，有機基團已分解完全，曲線趨于平穩。ABTES/r-HL的失重百分數為69.42%，說明還原性水楊醛席夫堿已成功接到ABTES上。

2.3ABTES/r-HL/Mn2+的EDS圖譜(圖4)

由圖4可知，ABTES/r-HL/Mn2+中N含量為3.60%，Mn含量為1.00%，進一步說明得到了目標產物。

圖4　ABTES/r-HL/Mn2+的EDS圖譜

2.4ABTES/r-HL/Mn2+的SOD活性分析(表1)

表1ABTES/r-HL/Mn2+的SOD活性分析

Tab.1　SOD Activity analysis of ABTES/r-HL/Mn2+

按照抑制藍色物質(甲腙)生成的50%為一個SOD活性單位(IC50)，所需的催化劑量越少，則表示催化劑的SOD活性越高。ABTES/r-HL/Mn2+的一個活性單位IC50為0.055 g·L-1。表明該固體顆粒具有較高的SOD催化活性。

2.5ABTES/r-HL/Mn2+的循環使用性(表2)

表2ABTES/r-HL/Mn2+的循環使用性

Tab.2　Reusability of ABTES/r-HL/Mn2+

從表2可以看出，所合成固體顆粒循環使用4次后，SOD活性雖有所下降，但仍保持較高的活性。這可能是因為，光照后生成的藍色物質對催化劑有一定的包覆作用，導致活性略微受到影響。表明該固體顆粒具有較好的循環使用性。

3結論

以5-甲基水楊醛和乙二胺為原料合成席夫堿化合物，用NaBH4將其還原，還原產物與3-溴丙基三甲氧基硅烷發生親核取代反應，經水解反應后和錳離子配位得到一種錳配合物修飾的功能基固體顆粒。IR、TGA及EDS結果表明：還原性水楊醛席夫堿及錳離子成功接枝于3-溴丙基三甲氧基硅烷上。NBT光照法的SOD活性測試結果表明：該固體顆粒具有較好的SOD催化活性和循環使用性。

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SOD Activity of Mn(Ⅱ)-Containing FunctionalGroups Coated Silica Particles

RONG Xi-cai，PAN Zhi-quan，ZHOU Hong

(CollegeofChemistryandEnvironmentalEngineering，WuhanInstituteofTechnology，Wuhan430073，China)

Abstract：In this paper,functionalized solid particles modified by Mn(Ⅱ) complexes were synthesized through the following steps:firstly,a Schiff base compound was synthesized using 5-methyl salicylaldehyde and ethylenediamine as raw materials,then it was reduced by NaBH4,and a nucleophilic substitution reaction was carried out between the reduced product and 3-bromopropyl trimethoxysilane,followed by coordination reaction with Mn(Ⅱ) ions after hydrolyzation.The product was characterized by infrared spectroscopy(IR),thermogravimetric analysis(TGA) and X-ray energy dispersive spectrometer(EDS).The SOD activity of the sample was measured by using a modified blue tetrazoliym method.Results showed that the SOD activity unit IC50of the sample was 0.055 g·L-1.The product exhibited SOD activity and reusability.

Keywords：Schiff base;functional group;silica particle;SOD activity;Mn(Ⅱ) ion

基金項目：國家自然科學基金面上項目(21171135)

收稿日期：2016-01-14

作者簡介：榮喜才(1989-)，男，湖北仙桃人，碩士研究生，研究方向：生物無機化學，E-mail：404804620@qq.com；通訊作者：周紅，教授，博士生導師，E-mail：hzhouh@126.com。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.05.007

中圖分類號：Q 554.6O 629.8

文獻標識碼：A

文章編號：1672-5425(2016)05-0028-04