基于NMR技術(shù)解析PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用的機(jī)制與應(yīng)用探索一、引言1.1研究背景與意義樹狀大分子（Dendrimer）是一類具有高度支化結(jié)構(gòu)的新型高分子，自問世以來(lái)，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，吸引了科研人員的廣泛關(guān)注。其中，聚酰胺-胺（PAMAM）樹狀大分子是目前研究最為深入和廣泛的樹狀大分子之一。PAMAM樹狀大分子具有精確的分子結(jié)構(gòu)，其分子從中心核出發(fā)，通過重復(fù)的支化單元向外延伸，形成高度對(duì)稱且規(guī)則的三維結(jié)構(gòu)。隨著代數(shù)的增加，分子表面的官能團(tuán)數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，這賦予了PAMAM樹狀大分子獨(dú)特的性質(zhì)。例如，其內(nèi)部存在較大的空腔，能夠容納客體分子，可作為優(yōu)良的藥物載體；表面豐富的官能團(tuán)使其易于修飾和功能化，可通過化學(xué)改性來(lái)滿足不同的應(yīng)用需求。在藥物遞送領(lǐng)域，PAMAM樹狀大分子作為藥物載體具有顯著優(yōu)勢(shì)。其內(nèi)部空腔可以包載疏水性藥物，提高藥物的溶解度和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放。同時(shí)，表面的官能團(tuán)可與靶向分子結(jié)合，實(shí)現(xiàn)藥物的靶向遞送，提高藥物療效并降低毒副作用。在基因治療中，陽(yáng)離子型PAMAM樹狀大分子能夠與帶負(fù)電荷的核酸通過靜電相互作用形成穩(wěn)定的納米復(fù)合物，有效保護(hù)核酸不被酶降解，并促進(jìn)其進(jìn)入細(xì)胞，展現(xiàn)出良好的基因轉(zhuǎn)染效率。此外，PAMAM樹狀大分子還在催化、傳感器、納米材料制備等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，如作為催化劑的載體，可提高催化劑的活性和選擇性；用于制備納米復(fù)合材料，可改善材料的性能?？腕w小分子與PAMAM樹狀大分子的相互作用研究至關(guān)重要。這種相互作用不僅直接影響PAMAM樹狀大分子在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的性能表現(xiàn)，還能為深入理解其作用機(jī)制提供關(guān)鍵信息。在藥物遞送系統(tǒng)中，明確藥物小分子與PAMAM樹狀大分子的結(jié)合方式、結(jié)合位點(diǎn)以及結(jié)合強(qiáng)度等，對(duì)于優(yōu)化藥物載體設(shè)計(jì)、提高藥物傳遞效率和療效具有重要指導(dǎo)意義。例如，通過研究相互作用，能夠合理選擇PAMAM樹狀大分子的代數(shù)、表面官能團(tuán)以及修飾方式，以實(shí)現(xiàn)藥物的高效包載和精準(zhǔn)釋放。在材料科學(xué)領(lǐng)域，了解客體小分子與PAMAM樹狀大分子的相互作用，有助于設(shè)計(jì)和制備具有特定性能的新型材料。核磁共振（NMR）技術(shù)作為一種強(qiáng)大的分析手段，在研究PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。NMR技術(shù)能夠提供豐富的分子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)信息，通過對(duì)化學(xué)位移、耦合常數(shù)、弛豫時(shí)間等參數(shù)的分析，可以深入了解分子間的相互作用方式、結(jié)合位點(diǎn)以及結(jié)合強(qiáng)度。一維氫譜可以直觀地反映PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后質(zhì)子環(huán)境的變化，從而判斷相互作用的發(fā)生。擴(kuò)散排序譜（DOSY）能夠測(cè)量分子在溶液中的擴(kuò)散系數(shù)，通過比較PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后擴(kuò)散系數(shù)的變化，可推斷它們之間是否形成了復(fù)合物以及復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。核Overhauser效應(yīng)譜（NOESY）則可用于確定分子間的空間接近程度，通過檢測(cè)NOE信號(hào)，能夠明確PAMAM樹狀大分子與客體小分子之間的相互作用位點(diǎn)和空間取向。此外，當(dāng)一維氫譜中出現(xiàn)譜峰重疊難以進(jìn)行指認(rèn)與歸屬時(shí)，CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜等技術(shù)可用于分離重疊譜峰，進(jìn)一步提高對(duì)相互作用體系的分析能力。綜上所述，研究PAMAM樹狀大分子與客體小分子的相互作用對(duì)于拓展樹狀大分子的應(yīng)用領(lǐng)域、優(yōu)化相關(guān)技術(shù)具有重要的理論和實(shí)際意義。而NMR技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為深入探究這種相互作用提供了有力的工具，能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究和應(yīng)用提供關(guān)鍵的科學(xué)依據(jù)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自1985年Tomalia等人首次成功合成PAMAM樹狀大分子以來(lái)，其憑借獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在藥物傳遞、基因治療、催化、傳感器等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，吸引了全球科研人員的廣泛關(guān)注，相關(guān)研究不斷深入和拓展。在國(guó)外，PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用的研究開展較早且成果豐碩。早期研究主要集中在探索相互作用的基本規(guī)律和影響因素。如一些研究通過熒光光譜、紫外-可見光譜等手段，初步揭示了PAMAM樹狀大分子與藥物小分子之間的結(jié)合模式和結(jié)合常數(shù)。隨著研究的深入，NMR技術(shù)逐漸成為研究PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用的重要工具。利用NMR技術(shù)，科研人員能夠深入探究分子間的相互作用細(xì)節(jié)。例如，通過一維氫譜分析，可清晰觀察到PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后質(zhì)子化學(xué)位移的變化，從而直觀判斷相互作用的發(fā)生。在研究PAMAM與布洛芬的相互作用時(shí)，一維氫譜顯示布洛芬分子中某些質(zhì)子的化學(xué)位移在與PAMAM結(jié)合后發(fā)生了明顯改變，表明兩者之間存在相互作用。擴(kuò)散排序譜（DOSY）則可通過測(cè)量分子在溶液中的擴(kuò)散系數(shù)，有效推斷PAMAM與客體小分子是否形成復(fù)合物以及復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。有研究利用DOSY譜發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PAMAM與特定染料小分子相互作用后，兩者的擴(kuò)散系數(shù)發(fā)生了顯著變化，證實(shí)了復(fù)合物的形成。核Overhauser效應(yīng)譜（NOESY）可基于檢測(cè)NOE信號(hào)，準(zhǔn)確確定分子間的空間接近程度，進(jìn)而明確PAMAM與客體小分子之間的相互作用位點(diǎn)和空間取向。如在對(duì)PAMAM與維生素B12相互作用的研究中，NOESY譜成功揭示了兩者之間的相互作用位點(diǎn)和空間排列方式。此外，一些研究還運(yùn)用二維NMR技術(shù)，如COSY（相關(guān)譜）、HSQC（異核單量子相干譜）等，進(jìn)一步深入研究PAMAM與客體小分子的相互作用機(jī)制，為理解分子間的相互作用提供了更全面、準(zhǔn)確的信息。在國(guó)內(nèi)，PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用的研究近年來(lái)發(fā)展迅速。眾多科研團(tuán)隊(duì)積極投身于該領(lǐng)域的研究，取得了一系列具有創(chuàng)新性的成果。在合成與表征方面，國(guó)內(nèi)研究人員在傳統(tǒng)合成方法的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，開發(fā)出了多種高效、環(huán)保的PAMAM合成路線，并運(yùn)用多種先進(jìn)的表征技術(shù)，如NMR、質(zhì)譜（MS）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）等，對(duì)PAMAM及其與客體小分子的復(fù)合物進(jìn)行了全面、深入的表征。在應(yīng)用研究方面，國(guó)內(nèi)研究聚焦于PAMAM樹狀大分子在藥物遞送、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，通過研究其與藥物小分子、生物分子等客體的相互作用，優(yōu)化載體性能，提高藥物療效。在NMR技術(shù)應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)研究人員不僅熟練運(yùn)用常規(guī)的NMR技術(shù)研究PAMAM與客體小分子的相互作用，還積極探索新的NMR實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，以解決復(fù)雜體系中相互作用研究的難題。中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種基于一維氫譜、DOSY譜、NOESY譜、CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜的NMR檢測(cè)方法，能夠有效解決PAMAM與客體小分子相互作用研究中譜峰重疊歸屬不明確的問題。該方法通過選擇合適的脈沖序列和實(shí)驗(yàn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相互作用方式的準(zhǔn)確檢測(cè)，為深入研究PAMAM與客體小分子的相互作用提供了有力的技術(shù)支持。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算化學(xué)的快速發(fā)展，理論計(jì)算在研究PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用中也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。國(guó)內(nèi)外研究人員通過分子動(dòng)力學(xué)模擬、量子化學(xué)計(jì)算等方法，從原子和分子層面深入研究相互作用的微觀機(jī)制，為實(shí)驗(yàn)研究提供了重要的理論指導(dǎo)和補(bǔ)充。分子動(dòng)力學(xué)模擬能夠動(dòng)態(tài)地模擬PAMAM與客體小分子在溶液中的相互作用過程，直觀展示分子構(gòu)象的變化和相互作用的動(dòng)態(tài)過程。量子化學(xué)計(jì)算則可精確計(jì)算分子間的相互作用能、電荷分布等參數(shù)，深入揭示相互作用的本質(zhì)。盡管國(guó)內(nèi)外在PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用的研究方面取得了顯著進(jìn)展，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)有待解決。對(duì)于一些復(fù)雜的PAMAM-客體小分子體系，NMR譜圖的解析和相互作用機(jī)制的理解仍面臨困難，需要進(jìn)一步開發(fā)和完善新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論計(jì)算方法。此外，如何將基礎(chǔ)研究成果有效地轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)PAMAM樹狀大分子在各個(gè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，也是未來(lái)研究需要重點(diǎn)關(guān)注的方向。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究主要聚焦于利用核磁共振（NMR）技術(shù)深入探究PAMAM樹狀大分子與客體小分子之間的相互作用，具體研究?jī)?nèi)容如下：相互作用方式的確定：通過一維氫譜，仔細(xì)觀察PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后質(zhì)子化學(xué)位移的變化情況，從而初步判斷相互作用的發(fā)生以及質(zhì)子環(huán)境的改變。運(yùn)用擴(kuò)散排序譜（DOSY），精確測(cè)量PAMAM樹狀大分子與客體小分子在相互作用前后的擴(kuò)散系數(shù)，根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)的變化準(zhǔn)確推斷它們是否形成復(fù)合物，以及復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。借助核Overhauser效應(yīng)譜（NOESY），基于檢測(cè)NOE信號(hào)，精準(zhǔn)確定PAMAM樹狀大分子與客體小分子之間的空間接近程度，進(jìn)而明確相互作用位點(diǎn)和空間取向。當(dāng)一維氫譜中出現(xiàn)譜峰重疊難以進(jìn)行指認(rèn)與歸屬時(shí)，采用CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜等技術(shù)，有效分離重疊譜峰，進(jìn)一步深入分析相互作用方式。吸附量的測(cè)定：基于核磁共振擴(kuò)散排序譜，系統(tǒng)測(cè)定不同代數(shù)的PAMAM在溶液中的相對(duì)擴(kuò)散系數(shù)，并精心繪制不同代數(shù)的PAMAM在溶液中的相對(duì)擴(kuò)散系數(shù)與其分子量之間相關(guān)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線。隨后，測(cè)定吸附客體小分子后的PAMAM在溶液中的相對(duì)擴(kuò)散系數(shù)，并依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)曲線，準(zhǔn)確計(jì)算得到吸附客體小分子后的PAMAM在溶液中的分子量，最終精確計(jì)算出PAMAM對(duì)客體小分子的吸附量。影響因素的分析：深入研究PAMAM樹狀大分子的代數(shù)、溶液的pH值、溫度等因素對(duì)PAMAM與客體小分子相互作用的影響。通過改變PAMAM樹狀大分子的代數(shù)，探究不同代數(shù)的PAMAM在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的差異對(duì)相互作用的影響規(guī)律。調(diào)節(jié)溶液的pH值，分析溶液酸堿度的變化如何影響PAMAM表面官能團(tuán)的帶電狀態(tài)，進(jìn)而影響其與客體小分子的相互作用。改變體系的溫度，研究溫度對(duì)相互作用的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程的影響，揭示溫度與相互作用強(qiáng)度、結(jié)合常數(shù)等參數(shù)之間的關(guān)系。1.3.2研究方法樣品制備：準(zhǔn)確稱取適量的PAMAM樹狀大分子和客體小分子，將它們?nèi)芙庥谕缓线m的溶劑中，如重水、氘代DMSO、氘代氯仿或氘代甲醇等。在磁力攪拌條件下，使PAMAM與客體小分子充分混合，攪拌時(shí)間為2-4小時(shí)，以促進(jìn)相互作用的發(fā)生。取350-500μl溶液，加入適量的內(nèi)標(biāo)物，如四甲氧基硅烷、3-(三甲基硅基)-1-丙磺酸鈉或1，4-二氧六環(huán)等，置于核磁樣品管中，充分混勻后，將樣品管放入液體核磁共振譜儀中待測(cè)。NMR譜圖測(cè)試：使用帶梯度場(chǎng)的400MHz以上的液體核磁共振譜儀進(jìn)行測(cè)試。首先，調(diào)整液體核磁共振譜儀的溫度為298K至333K，氣流速率為400至500lph，樣品管不旋轉(zhuǎn)。將樣品在設(shè)定的溫度及氣流下恒定15至30分鐘，使樣品達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。依次測(cè)試樣品的一維氫譜、DOSY譜及NOESY譜。一維氫譜使用基于30度激發(fā)的zg30脈沖序列譜；DOSY譜使用基于BPPLED脈沖序列或受激回波STE脈沖序列的擴(kuò)散排序譜；NOESY譜使用noesygpphpp脈沖序列。當(dāng)一維氫譜中出現(xiàn)譜峰重疊時(shí)，進(jìn)一步選擇測(cè)試樣品的CSSFs-TOCSY譜（使用selcssfdizs.2脈沖序列）和pureshift譜（包括采用ZS、PSYCHE和TSE-PSYCHE中任一種方法獲取的圖譜）中的一種或兩種。使用布魯克Topspin3.1或Dynamicscenter2.2.4軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。數(shù)據(jù)處理與分析：對(duì)NMR譜圖數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分析，根據(jù)化學(xué)位移、耦合常數(shù)、弛豫時(shí)間等參數(shù)的變化，推斷PAMAM樹狀大分子與客體小分子的相互作用方式。通過對(duì)不同條件下NMR譜圖的對(duì)比，深入分析PAMAM樹狀大分子的代數(shù)、溶液的pH值、溫度等因素對(duì)相互作用的影響規(guī)律。利用標(biāo)準(zhǔn)曲線和相關(guān)公式，準(zhǔn)確計(jì)算PAMAM對(duì)客體小分子的吸附量。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1PAMAM樹狀大分子概述聚酰胺-胺（PAMAM）樹狀大分子作為樹狀大分子家族中的典型代表，具有高度規(guī)整且獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)從中心核開始，通過重復(fù)的支化單元逐步向外擴(kuò)展，呈現(xiàn)出高度對(duì)稱的三維球狀結(jié)構(gòu)。中心核通常為乙二胺（EDA）等小分子，為整個(gè)分子提供了起始的生長(zhǎng)點(diǎn)。以乙二胺為核時(shí)，其分子中的兩個(gè)氨基可作為反應(yīng)位點(diǎn)，通過與丙烯酸甲酯進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)，生成第一代PAMAM樹狀大分子的外層支化單元。這些支化單元圍繞中心核有序排列，形成了第一層結(jié)構(gòu)。隨著代數(shù)的增加，每一代PAMAM樹狀大分子通過重復(fù)的酰胺化縮合反應(yīng)和邁克爾加成反應(yīng)，不斷向外生長(zhǎng)出新的支化層。每一層的支化單元數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，使得分子的尺寸逐漸增大，表面官能團(tuán)的數(shù)量也相應(yīng)增多。從第一代到第二代，分子表面的官能團(tuán)數(shù)量會(huì)翻倍，這種增長(zhǎng)趨勢(shì)隨著代數(shù)的增加而持續(xù)，使得高代數(shù)的PAMAM樹狀大分子表面具有極為豐富的官能團(tuán)。PAMAM樹狀大分子的合成方法主要包括發(fā)散法、收斂法和發(fā)散-收斂結(jié)合法。發(fā)散法是從中心核出發(fā)，通過逐步重復(fù)的化學(xué)反應(yīng)，如邁克爾加成反應(yīng)和酰胺化縮合反應(yīng)，依次向外構(gòu)建支化層，從而合成PAMAM樹狀大分子。以乙二胺為中心核，首先與過量的丙烯酸甲酯進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)，形成具有多個(gè)酯基的中間體。該中間體再與乙二胺發(fā)生酰胺化縮合反應(yīng)，生成第一代PAMAM樹狀大分子。然后，第一代PAMAM樹狀大分子繼續(xù)重復(fù)上述反應(yīng)，不斷增加代數(shù)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是合成過程相對(duì)簡(jiǎn)單，易于操作，能夠方便地控制分子的代數(shù)和結(jié)構(gòu)。然而，隨著代數(shù)的增加，反應(yīng)位點(diǎn)增多，反應(yīng)的復(fù)雜性和難度也隨之增大，可能導(dǎo)致產(chǎn)物的純度降低。收斂法是從分子的外圍開始，逐步向中心核方向進(jìn)行合成。先合成帶有活性端基的支化單體，然后將這些支化單體逐步連接到中心核上，形成PAMAM樹狀大分子。收斂法能夠較好地控制分子的結(jié)構(gòu)和純度，避免了發(fā)散法中可能出現(xiàn)的反應(yīng)不完全和副反應(yīng)等問題。但是，該方法合成步驟較為繁瑣，產(chǎn)率相對(duì)較低，合成成本較高。發(fā)散-收斂結(jié)合法則結(jié)合了發(fā)散法和收斂法的優(yōu)點(diǎn)，先采用發(fā)散法合成較低代數(shù)的PAMAM樹狀大分子，然后利用收斂法在其表面連接預(yù)先合成的支化片段，進(jìn)一步增加分子的代數(shù)和復(fù)雜性。這種方法既能保證分子結(jié)構(gòu)的精確控制，又能提高合成效率和產(chǎn)物純度。PAMAM樹狀大分子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)賦予了其一系列優(yōu)異的性能。它具有精確的分子結(jié)構(gòu)，每一代的支化單元數(shù)量和連接方式都是明確且可控的，這使得PAMAM樹狀大分子在應(yīng)用中具有高度的可重復(fù)性和可靠性。分子內(nèi)存在較大的空腔，這些空腔能夠容納客體分子，為其在藥物載體、催化等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。在藥物遞送中，疏水性藥物小分子可以被包載在PAMAM樹狀大分子的空腔內(nèi)，從而提高藥物的溶解度和穩(wěn)定性。PAMAM樹狀大分子表面擁有大量的官能團(tuán)，這些官能團(tuán)可通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行修飾和功能化，使其能夠滿足不同的應(yīng)用需求。通過在表面引入靶向分子，如抗體、多肽等，可實(shí)現(xiàn)藥物的靶向遞送；引入熒光基團(tuán)，可用于生物成像和追蹤。此外，PAMAM樹狀大分子還具有良好的生物相容性和低毒性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。在基因治療中，陽(yáng)離子型PAMAM樹狀大分子能夠與帶負(fù)電荷的核酸通過靜電相互作用形成穩(wěn)定的納米復(fù)合物，有效保護(hù)核酸不被酶降解，并促進(jìn)其進(jìn)入細(xì)胞，展現(xiàn)出良好的基因轉(zhuǎn)染效率。基于上述結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，PAMAM樹狀大分子在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在藥物遞送領(lǐng)域，作為藥物載體，它能夠提高藥物的療效，降低藥物的毒副作用。通過將藥物包載在分子內(nèi)部空腔或連接在表面官能團(tuán)上，實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放和靶向遞送。在基因治療中，PAMAM樹狀大分子可作為基因載體，幫助核酸進(jìn)入細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)基因的有效傳遞和表達(dá)。在催化領(lǐng)域，PAMAM樹狀大分子可作為催化劑的載體，其內(nèi)部空腔和表面官能團(tuán)能夠?yàn)榇呋磻?yīng)提供活性位點(diǎn)，提高催化劑的活性和選擇性。PAMAM樹狀大分子還在納米材料制備、傳感器、表面活性劑等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，為這些領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的思路和方法。2.2客體小分子特性及與PAMAM相互作用概述客體小分子種類繁多，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各異。在藥物領(lǐng)域，許多藥物小分子具有特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理活性。布洛芬作為一種常用的非甾體抗炎藥，其分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)和羧基，具有疏水性和酸性基團(tuán)。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其在水中的溶解度較低，但能夠與PAMAM樹狀大分子的疏水性空腔或表面官能團(tuán)發(fā)生相互作用。一些抗生素小分子，如阿莫西林，具有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和多個(gè)活性基團(tuán)，能夠通過氫鍵、靜電相互作用等方式與PAMAM樹狀大分子結(jié)合。在生物活性分子中，維生素小分子如維生素B12，具有獨(dú)特的鈷啉環(huán)結(jié)構(gòu)和較長(zhǎng)的側(cè)鏈，其結(jié)構(gòu)中的氮、氧等原子可與PAMAM樹狀大分子表面的氨基、羰基等形成氫鍵或靜電相互作用。染料小分子通常具有共軛結(jié)構(gòu)，能夠吸收特定波長(zhǎng)的光而呈現(xiàn)出顏色。羅丹明B作為一種常見的染料小分子，其共軛結(jié)構(gòu)使其具有一定的疏水性，可與PAMAM樹狀大分子的疏水性區(qū)域相互作用，同時(shí)其分子中的氨基、羧基等官能團(tuán)也能與PAMAM樹狀大分子表面的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)?？腕w小分子與PAMAM樹狀大分子的相互作用方式主要包括靜電相互作用、氫鍵作用、疏水作用和π-π堆積作用等。靜電相互作用是一種常見的相互作用方式，當(dāng)PAMAM樹狀大分子表面帶有正電荷（如氨基質(zhì)子化后），而客體小分子帶有負(fù)電荷（如一些藥物分子的羧基電離后），兩者之間會(huì)通過靜電引力相互吸引。在研究PAMAM與帶負(fù)電的核酸分子相互作用時(shí)，陽(yáng)離子型PAMAM樹狀大分子能夠與核酸通過靜電相互作用形成穩(wěn)定的納米復(fù)合物。氫鍵作用是由于PAMAM樹狀大分子表面的氨基、羰基等官能團(tuán)與客體小分子中的羥基、氨基等含有氫原子的基團(tuán)之間形成氫鍵。PAMAM與一些含有羥基的藥物小分子，如對(duì)乙酰氨基酚，能夠通過氫鍵相互作用結(jié)合在一起。疏水作用在客體小分子與PAMAM樹狀大分子的相互作用中也起著重要作用。PAMAM樹狀大分子內(nèi)部的疏水性空腔為疏水性客體小分子提供了良好的容納空間。當(dāng)疏水性藥物小分子，如紫杉醇，進(jìn)入PAMAM樹狀大分子的空腔時(shí)，由于分子間的疏水相互作用，它們能夠穩(wěn)定地存在于空腔內(nèi)。π-π堆積作用則發(fā)生在具有共軛π電子體系的分子之間。當(dāng)PAMAM樹狀大分子的芳香族基團(tuán)（如修飾在表面的苯環(huán)等）與客體小分子的芳香環(huán)之間距離合適時(shí)，會(huì)通過π-π堆積作用相互吸引。若在PAMAM樹狀大分子表面修飾了含苯環(huán)的基團(tuán)，其與含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的染料小分子之間可能會(huì)發(fā)生π-π堆積作用。影響客體小分子與PAMAM樹狀大分子相互作用的因素眾多，其中PAMAM樹狀大分子的代數(shù)是一個(gè)重要因素。隨著代數(shù)的增加，PAMAM樹狀大分子的分子尺寸逐漸增大，內(nèi)部空腔體積也相應(yīng)增大，能夠容納更多的客體小分子。高代數(shù)的PAMAM樹狀大分子由于表面官能團(tuán)數(shù)量增多，與客體小分子發(fā)生相互作用的位點(diǎn)也增加，從而可能增強(qiáng)相互作用的強(qiáng)度。溶液的pH值對(duì)相互作用也有顯著影響。PAMAM樹狀大分子表面的官能團(tuán)在不同pH值下的帶電狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。在酸性條件下，氨基會(huì)質(zhì)子化帶正電；在堿性條件下，羧基等可能會(huì)電離帶負(fù)電?？腕w小分子的帶電狀態(tài)也會(huì)隨pH值改變。因此，pH值的變化會(huì)影響PAMAM與客體小分子之間的靜電相互作用。當(dāng)溶液pH值降低時(shí)，PAMAM樹狀大分子表面氨基質(zhì)子化程度增加，與帶負(fù)電的客體小分子之間的靜電相互作用增強(qiáng)。溫度對(duì)相互作用的影響主要體現(xiàn)在熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面。溫度升高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，可能會(huì)使PAMAM與客體小分子之間的相互作用變得不穩(wěn)定。從熱力學(xué)角度看，溫度變化會(huì)影響相互作用的平衡常數(shù)和結(jié)合能。一些相互作用在較低溫度下更有利于形成穩(wěn)定的復(fù)合物，而溫度升高可能導(dǎo)致復(fù)合物的解離。在動(dòng)力學(xué)方面，溫度升高可能加快相互作用的速率，但也可能使反應(yīng)向不利于復(fù)合物形成的方向進(jìn)行。2.3NMR技術(shù)原理及在分子相互作用研究中的應(yīng)用基礎(chǔ)核磁共振（NMR）技術(shù)的基本原理基于具有奇數(shù)個(gè)質(zhì)子和/或中子的原子核的自旋特性。在沒有外加磁場(chǎng)時(shí)，這些原子核的自旋取向是隨機(jī)分布的，體系處于無(wú)序狀態(tài)。當(dāng)施加一個(gè)強(qiáng)的靜磁場(chǎng)（B0）后，原子核的自旋會(huì)發(fā)生有序排列，產(chǎn)生兩種不同的取向，一種與磁場(chǎng)方向一致，處于較低能量狀態(tài)；另一種與磁場(chǎng)方向相反，處于較高能量狀態(tài)，這兩種狀態(tài)之間存在能級(jí)差（ΔE）。根據(jù)拉莫爾（Larmor）方程，自旋核會(huì)繞著靜磁場(chǎng)B0以特定的頻率（ω=γB0，其中γ為旋磁比，是原子核的特征常數(shù)）進(jìn)行進(jìn)動(dòng)，這種進(jìn)動(dòng)類似于陀螺在重力場(chǎng)中的進(jìn)動(dòng)。此時(shí)，若向體系施加一個(gè)垂直于靜磁場(chǎng)方向且頻率與拉莫爾頻率相等的射頻場(chǎng)（B1），原子核會(huì)吸收射頻場(chǎng)的能量，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，發(fā)生共振現(xiàn)象。當(dāng)射頻場(chǎng)停止后，原子核會(huì)逐漸釋放吸收的能量，從高能級(jí)回到低能級(jí)，這個(gè)過程稱為弛豫。在弛豫過程中，原子核會(huì)發(fā)射出特定頻率的電磁波，這些電磁波被NMR儀器檢測(cè)到，經(jīng)過傅里葉變換等處理后，就可以得到NMR譜圖。NMR譜圖包含豐富的信息，其中化學(xué)位移是一個(gè)重要參數(shù)。化學(xué)位移是由于原子核周圍電子云的屏蔽效應(yīng)導(dǎo)致的。在分子中，不同位置的原子核周圍電子云密度不同，電子云對(duì)原子核產(chǎn)生的屏蔽作用也不同，使得不同化學(xué)環(huán)境中的原子核感受到的實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)度存在差異，從而在NMR譜圖中出現(xiàn)不同的共振頻率，即化學(xué)位移不同。在1H-NMR譜圖中，甲基（-CH3）上的氫原子由于其周圍電子云密度相對(duì)較高，對(duì)原子核的屏蔽作用較強(qiáng)，其化學(xué)位移通常在0.9-1.5ppm左右；而與電負(fù)性較大的原子（如氧、氮等）相連的氫原子，由于電子云被電負(fù)性原子吸引，對(duì)原子核的屏蔽作用減弱，化學(xué)位移會(huì)向低場(chǎng)移動(dòng)?；瘜W(xué)位移可以反映原子核所處的化學(xué)環(huán)境，通過對(duì)比已知化合物的化學(xué)位移數(shù)據(jù)或利用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，能夠確定分子中不同原子團(tuán)的組成和連接方式。自旋-自旋耦合也是NMR譜圖中的重要信息。相鄰原子核之間通過化學(xué)鍵（電子云）會(huì)發(fā)生相互作用，這種相互作用稱為自旋-自旋耦合。自旋-自旋耦合會(huì)導(dǎo)致共振峰的分裂，形成多重峰。耦合常數(shù)（J）用于量化這種耦合作用的大小，它反映了相鄰原子核之間的空間關(guān)系和連接方式。在1H-NMR譜圖中，若一個(gè)氫原子與相鄰的n個(gè)等價(jià)氫原子耦合，根據(jù)n+1規(guī)則，該氫原子的共振峰將分裂為n+1重峰。例如，在乙醇（CH3CH2OH）的1H-NMR譜圖中，甲基（-CH3）上的3個(gè)氫原子與亞甲基（-CH2-）上的2個(gè)氫原子相鄰，由于自旋-自旋耦合，甲基氫的共振峰將分裂為3重峰，亞甲基氫的共振峰將分裂為4重峰。通過分析自旋-自旋耦合產(chǎn)生的多重峰的分裂模式和耦合常數(shù)，可以推斷分子中相鄰原子的連接關(guān)系和空間位置。弛豫時(shí)間包括縱向弛豫時(shí)間（T1）和橫向弛豫時(shí)間（T2）?？v向弛豫時(shí)間（T1）是指縱向磁化強(qiáng)度向平衡狀態(tài)恢復(fù)的時(shí)間，它反映了原子核與周圍晶格（分子整體）之間的能量交換過程。橫向弛豫時(shí)間（T2）是指橫向磁化強(qiáng)度向平衡狀態(tài)恢復(fù)的時(shí)間，它與核之間的化學(xué)位移各向異性、偶極-偶極相互作用等因素有關(guān)。弛豫時(shí)間能夠提供分子動(dòng)力學(xué)的信息，如分子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、分子內(nèi)基團(tuán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等。大分子的弛豫時(shí)間通常較短，因?yàn)樗鼈兊姆肿舆\(yùn)動(dòng)相對(duì)較慢，與周圍環(huán)境的相互作用較強(qiáng)；而小分子的弛豫時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。通過測(cè)量弛豫時(shí)間，可以了解分子的大小、形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)于研究分子的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化具有重要意義。在研究PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用時(shí)，NMR技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。從結(jié)構(gòu)信息方面來(lái)看，一維氫譜可以直觀地反映相互作用前后質(zhì)子化學(xué)位移的變化。當(dāng)PAMAM樹狀大分子與客體小分子發(fā)生相互作用時(shí)，客體小分子可能會(huì)進(jìn)入PAMAM的內(nèi)部空腔或與表面官能團(tuán)結(jié)合，導(dǎo)致PAMAM分子中某些質(zhì)子周圍的化學(xué)環(huán)境發(fā)生改變，從而使這些質(zhì)子的化學(xué)位移發(fā)生變化。通過對(duì)比相互作用前后一維氫譜中化學(xué)位移的變化情況，可以初步判斷相互作用的發(fā)生以及質(zhì)子環(huán)境的改變，進(jìn)而推測(cè)相互作用的位點(diǎn)和方式。擴(kuò)散排序譜（DOSY）能夠測(cè)量分子在溶液中的擴(kuò)散系數(shù)。在PAMAM與客體小分子相互作用過程中，如果兩者形成了復(fù)合物，復(fù)合物的擴(kuò)散系數(shù)會(huì)與單獨(dú)的PAMAM或客體小分子的擴(kuò)散系數(shù)不同。通過測(cè)量相互作用前后分子的擴(kuò)散系數(shù)，根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)的變化可以推斷它們是否形成復(fù)合物，以及復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。核Overhauser效應(yīng)譜（NOESY）則基于NOE效應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子在空間上距離非常相近（通常指3.5?以下）時(shí)，照射其中一個(gè)質(zhì)子至飽和，會(huì)引起另一個(gè)質(zhì)子信號(hào)強(qiáng)度的增強(qiáng)。在研究PAMAM與客體小分子相互作用時(shí)，NOESY譜可用于確定分子間的空間接近程度，通過檢測(cè)NOE信號(hào)，能夠明確PAMAM與客體小分子之間的相互作用位點(diǎn)和空間取向。在動(dòng)力學(xué)信息獲取方面，弛豫時(shí)間的測(cè)量可以提供分子運(yùn)動(dòng)性的相關(guān)信息。PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用后，分子的整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致弛豫時(shí)間的變化。通過測(cè)量相互作用前后的弛豫時(shí)間，可以了解分子運(yùn)動(dòng)性的變化，進(jìn)而研究相互作用對(duì)分子動(dòng)力學(xué)過程的影響。自旋-自旋耦合常數(shù)的變化也能反映分子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)的變化。當(dāng)PAMAM與客體小分子相互作用時(shí)，分子的局部結(jié)構(gòu)和電子云分布可能會(huì)改變，導(dǎo)致自旋-自旋耦合常數(shù)發(fā)生變化。通過分析耦合常數(shù)的變化，可以獲取分子間相互作用對(duì)局部結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)的影響信息。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法3.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器本實(shí)驗(yàn)所使用的PAMAM樹狀大分子為市售產(chǎn)品，分別選取了第3代（G3）、第4代（G4）和第5代（G5）的PAMAM樹狀大分子，其規(guī)格參數(shù)均符合實(shí)驗(yàn)要求，具有明確的代數(shù)和分子結(jié)構(gòu)，由供應(yīng)商提供詳細(xì)的產(chǎn)品說明書?？腕w小分子選擇布洛芬，其純度≥99%，為白色結(jié)晶性粉末，購(gòu)自知名化學(xué)試劑公司，具備高純度和穩(wěn)定性，能夠滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)客體小分子的質(zhì)量要求。實(shí)驗(yàn)中使用的溶劑為氘代DMSO，其氘代度≥99.9%，是一種常用的氘代溶劑，能夠有效避免溶劑峰對(duì)NMR譜圖的干擾，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。內(nèi)標(biāo)物選用四甲氧基硅烷（TMS），其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在NMR譜圖中具有特征性的化學(xué)位移，能夠作為準(zhǔn)確的化學(xué)位移參照標(biāo)準(zhǔn)。在儀器方面，采用帶梯度場(chǎng)的600MHz液體核磁共振譜儀，該儀器具有高分辨率和靈敏度，能夠精確地獲取PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后的NMR譜圖。配備高精度的溫度控制系統(tǒng)，可在298K至333K范圍內(nèi)精確控制實(shí)驗(yàn)溫度，滿足不同溫度條件下的實(shí)驗(yàn)需求。具備先進(jìn)的脈沖序列發(fā)生器，能夠?qū)崿F(xiàn)多種復(fù)雜的脈沖序列，如基于30度激發(fā)的zg30脈沖序列、基于BPPLED脈沖序列或受激回波STE脈沖序列的擴(kuò)散排序譜（DOSY）以及noesygpphpp脈沖序列的核Overhauser效應(yīng)譜（NOESY）等。配備專業(yè)的軟件系統(tǒng)，如布魯克Topspin3.1或Dynamicscenter2.2.4軟件，用于對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理和精確分析。3.2樣品制備在樣品制備過程中，精確稱取適量的PAMAM樹狀大分子至關(guān)重要。對(duì)于第3代（G3）、第4代（G4）和第5代（G5）的PAMAM樹狀大分子，分別稱取0.05g、0.06g和0.07g。稱取時(shí)，使用高精度電子天平，確保稱量誤差控制在±0.0001g以內(nèi)，以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。將稱取好的PAMAM樹狀大分子置于潔凈的玻璃容器中。準(zhǔn)確稱取布洛芬作為客體小分子，稱取量為0.03g。同樣使用高精度電子天平進(jìn)行稱量，確保稱量精度。將稱取的布洛芬加入裝有PAMAM樹狀大分子的玻璃容器中。向上述玻璃容器中加入適量的氘代DMSO作為溶劑，使PAMAM樹狀大分子和布洛芬充分溶解。加入的氘代DMSO體積為5ml。在加入溶劑過程中，需緩慢滴加，同時(shí)使用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌速度控制在300-400r/min，以促進(jìn)溶解并防止溶液濺出。持續(xù)攪拌3小時(shí)，使PAMAM與布洛芬充分混合，確保兩者之間能夠充分發(fā)生相互作用。取400μl上述混合溶液，加入適量的四甲氧基硅烷（TMS）作為內(nèi)標(biāo)物。內(nèi)標(biāo)物的加入量為溶液總體積的0.5%，即2μl。加入內(nèi)標(biāo)物后，使用移液槍輕輕吹打溶液，使其充分混勻。將混勻后的溶液轉(zhuǎn)移至核磁樣品管中，樣品管應(yīng)預(yù)先進(jìn)行清洗和干燥處理，確保無(wú)雜質(zhì)殘留。轉(zhuǎn)移過程中，注意避免溶液產(chǎn)生氣泡，若有氣泡，可輕輕敲擊樣品管使氣泡排出。將裝有樣品的核磁樣品管放入液體核磁共振譜儀中待測(cè)。在放置樣品管時(shí)，需確保樣品管放置平穩(wěn)，位置準(zhǔn)確，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。在整個(gè)樣品制備過程中，要注意保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的清潔和干燥，避免雜質(zhì)和水分對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。使用的玻璃容器、移液槍等實(shí)驗(yàn)器具需預(yù)先進(jìn)行清洗和烘干處理，確保其潔凈度。實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)佩戴手套和口罩，防止自身攜帶的雜質(zhì)污染樣品。3.3NMR檢測(cè)方法3.3.1一維氫譜檢測(cè)一維氫譜檢測(cè)采用基于30度激發(fā)的zg30脈沖序列譜。在核磁共振實(shí)驗(yàn)中，脈沖序列起著關(guān)鍵作用，zg30脈沖序列是一種常用的脈沖序列，其基于30度激發(fā)，能夠有效地獲取樣品中氫原子核的信息。在測(cè)試前，首先將裝有樣品的核磁樣品管平穩(wěn)放入帶梯度場(chǎng)的600MHz液體核磁共振譜儀中。通過儀器的控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確調(diào)整液體核磁共振譜儀的溫度為298K，氣流速率設(shè)定為450lph，確保樣品管不旋轉(zhuǎn)。這是因?yàn)闇囟群蜌饬魉俾蕰?huì)影響樣品分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和相互作用，進(jìn)而對(duì)NMR譜圖產(chǎn)生影響。而樣品管不旋轉(zhuǎn)則可避免因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的額外干擾，保證譜圖的準(zhǔn)確性。將樣品在設(shè)定的溫度及氣流下恒定20分鐘，使樣品達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在這個(gè)過程中，樣品分子的熱運(yùn)動(dòng)逐漸趨于穩(wěn)定，分子間的相互作用也達(dá)到平衡，從而確保測(cè)試結(jié)果的可靠性。在測(cè)試過程中，儀器按照zg30脈沖序列的設(shè)定，向樣品發(fā)射特定頻率和強(qiáng)度的射頻脈沖。這些射頻脈沖與樣品中的氫原子核相互作用，使氫原子核發(fā)生共振躍遷。當(dāng)射頻脈沖停止后，氫原子核會(huì)逐漸弛豫回到初始狀態(tài)，并發(fā)射出特定頻率的電磁波。儀器的接收系統(tǒng)會(huì)捕獲這些電磁波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。這些電信號(hào)經(jīng)過放大、濾波等處理后，被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。使用布魯克Topspin3.1軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。軟件首先對(duì)采集到的電信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，從而得到一維氫譜圖。在譜圖中，橫坐標(biāo)表示化學(xué)位移，單位為ppm，它反映了氫原子核所處的化學(xué)環(huán)境。不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子核，由于其周圍電子云密度不同，對(duì)原子核的屏蔽作用也不同，導(dǎo)致其化學(xué)位移不同?？v坐標(biāo)表示信號(hào)強(qiáng)度，反映了不同化學(xué)環(huán)境中氫原子核的數(shù)量。通過分析譜圖中化學(xué)位移的變化、峰的位置和強(qiáng)度等信息，可以推斷PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后質(zhì)子化學(xué)環(huán)境的變化。若在相互作用后，PAMAM樹狀大分子某些位置的質(zhì)子化學(xué)位移發(fā)生了明顯改變，這表明這些質(zhì)子周圍的電子云密度發(fā)生了變化，進(jìn)而說明PAMAM與客體小分子之間發(fā)生了相互作用，且相互作用影響了這些質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境。3.3.2DOSY譜檢測(cè)擴(kuò)散排序譜（DOSY）檢測(cè)使用基于BPPLED脈沖序列或受激回波STE脈沖序列的擴(kuò)散排序譜。BPPLED脈沖序列即雙向梯度縱向渦流延遲脈沖序列，STE脈沖序列為受激回波脈沖序列，這兩種脈沖序列在DOSY譜檢測(cè)中具有重要作用。由于分子的自擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中分子位置會(huì)發(fā)生變化，這會(huì)使磁化強(qiáng)度不完全重聚，進(jìn)而引起信號(hào)衰減。BPPLED脈沖序列可以極大降低屏蔽探頭里出現(xiàn)的渦流效應(yīng)，使得所得譜圖相位不發(fā)生畸變，所得數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。在使用BPPLED脈沖序列進(jìn)行DOSY譜檢測(cè)時(shí)，通過儀器的脈沖序列發(fā)生器調(diào)出基于BPPLED脈沖序列的擴(kuò)散排序譜脈沖。精確優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，其中每個(gè)核磁共振擴(kuò)散排序譜采用的梯度場(chǎng)強(qiáng)度GPZ6的取值范圍在2到98之間。梯度場(chǎng)強(qiáng)度的變化會(huì)影響分子的擴(kuò)散行為，通過合理設(shè)置梯度場(chǎng)強(qiáng)度范圍，能夠有效獲取不同擴(kuò)散特性的分子信息。所使用的擴(kuò)散時(shí)間為150ms，擴(kuò)散時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響分子在梯度場(chǎng)中的擴(kuò)散距離，合適的擴(kuò)散時(shí)間有助于準(zhǔn)確測(cè)量分子的擴(kuò)散系數(shù)。脈沖場(chǎng)梯度脈寬值/2為1500s，該參數(shù)會(huì)影響脈沖場(chǎng)對(duì)分子的作用效果，進(jìn)而影響擴(kuò)散信號(hào)的檢測(cè)。脈沖掃描次數(shù)為8的倍數(shù)，即NS=8n（n為正整數(shù)），空掃次數(shù)為4的倍數(shù)，即DS=4n（n為正整數(shù)）。多次掃描和空掃可以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，減少噪聲和誤差的影響。二維圖譜采樣次數(shù)TDF1維為16次，采樣點(diǎn)數(shù)TDF2維為32k，以獲取最大梯度場(chǎng)和最小梯度場(chǎng)下匹配比例范圍為2-10的一維氫譜。通過合理設(shè)置采樣次數(shù)和點(diǎn)數(shù)，能夠確保采集到足夠的信號(hào)信息，提高譜圖的分辨率和質(zhì)量。受激回波STE脈沖序列也可用于DOSY譜檢測(cè)，其原理是利用受激回波的特性來(lái)測(cè)量分子的擴(kuò)散系數(shù)。在使用STE脈沖序列時(shí)，同樣需要精確調(diào)整儀器參數(shù)。梯度場(chǎng)強(qiáng)度、擴(kuò)散時(shí)間、脈沖場(chǎng)梯度脈寬值等參數(shù)的設(shè)置與BPPLED脈沖序列類似，但具體數(shù)值可能會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求和樣品特性進(jìn)行優(yōu)化。在測(cè)試過程中，儀器按照設(shè)定的脈沖序列和參數(shù)，向樣品施加梯度磁場(chǎng)。分子在梯度磁場(chǎng)中由于自擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，其位置會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致磁化強(qiáng)度的衰減。儀器通過檢測(cè)這種信號(hào)衰減，結(jié)合相關(guān)理論模型，計(jì)算出分子的擴(kuò)散系數(shù)。使用布魯克Topspin3.1軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。軟件首先對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，去除噪聲和干擾信號(hào)。然后，根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)與信號(hào)衰減的關(guān)系，計(jì)算出不同分子的擴(kuò)散系數(shù)。通過對(duì)比PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后擴(kuò)散系數(shù)的變化，可推斷它們之間是否形成了復(fù)合物以及復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。若相互作用后，PAMAM樹狀大分子與客體小分子的擴(kuò)散系數(shù)發(fā)生了顯著變化，且變化趨勢(shì)符合復(fù)合物形成的特征，這表明它們可能形成了復(fù)合物。通過進(jìn)一步分析擴(kuò)散系數(shù)的變化程度和相關(guān)理論模型，還可以推斷復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。3.3.3NOESY譜檢測(cè)核Overhauser效應(yīng)譜（NOESY）檢測(cè)使用noesygpphpp脈沖序列。noesygpphpp脈沖序列采用方波標(biāo)準(zhǔn)波形，在NOESY譜檢測(cè)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可得出空間上小于5?的氫原子的信號(hào)，即使不同氫原子之間相隔多鍵，也能有效檢測(cè)出客體小分子與PAMAM的空間構(gòu)型。在測(cè)試前，將裝有樣品的核磁樣品管小心放入帶梯度場(chǎng)的600MHz液體核磁共振譜儀中。通過儀器的溫度控制系統(tǒng)，精確調(diào)整液體核磁共振譜儀的溫度為303K，氣流速率設(shè)置為450lph，保證樣品管不旋轉(zhuǎn)。溫度和氣流速率的精確控制對(duì)于NOESY譜檢測(cè)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響分子的熱運(yùn)動(dòng)和空間構(gòu)象，進(jìn)而影響NOE信號(hào)的檢測(cè)。將樣品在設(shè)定的溫度及氣流下恒定25分鐘，使樣品達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在這個(gè)過程中，樣品分子的構(gòu)象逐漸穩(wěn)定，分子間的相互作用也達(dá)到平衡，有利于準(zhǔn)確檢測(cè)NOE信號(hào)。在測(cè)試過程中，儀器按照noesygpphpp脈沖序列的設(shè)定，向樣品發(fā)射一系列射頻脈沖。這些射頻脈沖的作用是使樣品中的氫原子核發(fā)生共振躍遷，并產(chǎn)生NOE效應(yīng)。當(dāng)兩個(gè)氫原子在空間上距離非常相近（通常指5?以下）時(shí)，照射其中一個(gè)氫原子至飽和，會(huì)引起另一個(gè)氫原子信號(hào)強(qiáng)度的增強(qiáng)。儀器通過檢測(cè)這種信號(hào)強(qiáng)度的變化，獲取NOE信號(hào)。使用布魯克Topspin3.1軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。軟件首先對(duì)采集到的NOE信號(hào)進(jìn)行處理，去除噪聲和干擾信號(hào)。然后，根據(jù)NOE信號(hào)的強(qiáng)度和相關(guān)理論模型，確定分子間的空間接近程度。通過分析NOESY譜圖中NOE信號(hào)的位置和強(qiáng)度，可以明確PAMAM樹狀大分子與客體小分子之間的相互作用位點(diǎn)和空間取向。若在NOESY譜圖中，PAMAM樹狀大分子的某些氫原子與客體小分子的某些氫原子之間出現(xiàn)了明顯的NOE信號(hào)，這表明這些氫原子在空間上距離相近，進(jìn)而可以推斷PAMAM與客體小分子在這些位置存在相互作用，并且能夠確定它們的空間取向。3.3.4CSSFs-TOCSY譜檢測(cè)CSSFs-TOCSY譜（化學(xué)選擇性濾波激發(fā)譜）使用selcssfdizs.2脈沖序列，該譜是在一維TOCSY方法的基礎(chǔ)上添加化學(xué)位移選擇性濾波。在一些復(fù)雜的PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用體系中，一維氫譜可能會(huì)出現(xiàn)譜峰重疊的情況，這給譜峰的指認(rèn)與歸屬帶來(lái)困難，影響對(duì)相互作用方式的分析。CSSFs-TOCSY譜能夠有效解決這一問題。在測(cè)試前，將裝有樣品的核磁樣品管準(zhǔn)確放入帶梯度場(chǎng)的600MHz液體核磁共振譜儀中。調(diào)整液體核磁共振譜儀的溫度為313K，氣流速率為450lph，確保樣品管不旋轉(zhuǎn)。將樣品在設(shè)定的溫度及氣流下恒定20分鐘，使樣品達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在測(cè)試過程中，儀器按照selcssfdizs.2脈沖序列的設(shè)定，向樣品發(fā)射射頻脈沖。通過添加化學(xué)位移選擇性濾波，該脈沖序列能夠?qū)⑴c特定質(zhì)子直接或間接耦合的質(zhì)子信號(hào)激發(fā)出來(lái)。當(dāng)樣品中存在譜峰重疊時(shí)，selcssfdizs.2脈沖序列可以選擇性激發(fā)重疊譜峰的邊峰，將與它直接或間接耦合的質(zhì)子信號(hào)激發(fā)出來(lái)，提煉出某一組分的純凈譜圖。這樣可以有效分離重疊譜峰，純化譜圖便于譜峰的指認(rèn)與歸屬。使用布魯克Topspin3.1軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。軟件首先對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，將激發(fā)出來(lái)的質(zhì)子信號(hào)進(jìn)行整合和分析。通過分析純化后的譜圖中質(zhì)子信號(hào)的化學(xué)位移、耦合常數(shù)等信息，可以準(zhǔn)確指認(rèn)和歸屬譜峰。結(jié)合PAMAM樹狀大分子與客體小分子的結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)一步推斷它們之間的相互作用方式。若在CSSFs-TOCSY譜圖中，某些質(zhì)子信號(hào)的化學(xué)位移和耦合常數(shù)發(fā)生了變化，這表明這些質(zhì)子所在的基團(tuán)可能參與了相互作用，從而為確定相互作用方式提供重要線索。3.3.5pureshift譜檢測(cè)pureshift譜（純化學(xué)位移譜）包括采用ZS、PSYCHE和TSE-PSYCHE中任一種方法獲取的圖譜。在PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用研究中，由于分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和相互作用的多樣性，一維氫譜中可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的譜峰重疊現(xiàn)象，這給準(zhǔn)確分析相互作用方式帶來(lái)了極大困難。pureshift譜技術(shù)能夠有效消除J耦合效應(yīng)，即將相鄰質(zhì)子間耦合所引起的多重裂分融合成一個(gè)單峰，顯著提高分辨率，從而為解決譜峰重疊問題提供了有力手段。ZS方法使用psyche.mf脈沖。在測(cè)試時(shí)，將裝有樣品的核磁樣品管平穩(wěn)放入帶梯度場(chǎng)的600MHz液體核磁共振譜儀中。調(diào)整液體核磁共振譜儀的溫度為323K，氣流速率為450lph，樣品管不旋轉(zhuǎn)。將樣品在設(shè)定的溫度及氣流下恒定15分鐘，使樣品達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。儀器按照psyche.mf脈沖的設(shè)定，向樣品發(fā)射射頻脈沖。這些脈沖通過特定的相位調(diào)制和脈沖序列設(shè)計(jì)，能夠有效地消除相鄰質(zhì)子間的J耦合效應(yīng)，使得原本因耦合而分裂的譜峰合并成單峰。使用布魯克Topspin3.1軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。軟件對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，得到分辨率顯著提高的pureshift譜圖。在譜圖中，原本重疊的譜峰得到有效分離，每個(gè)單峰對(duì)應(yīng)著特定化學(xué)環(huán)境下的質(zhì)子，從而便于對(duì)質(zhì)子信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的指認(rèn)和歸屬。PSYCHE方法使用pushpr1dzs脈沖。測(cè)試前同樣將樣品管放入儀器并設(shè)置好溫度、氣流等條件。儀器按照pushpr1dzs脈沖序列發(fā)射射頻脈沖，通過巧妙的脈沖設(shè)計(jì)和信號(hào)處理方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)J耦合效應(yīng)的消除。軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將消除J耦合后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為清晰的pureshift譜圖。通過分析譜圖中譜峰的位置、強(qiáng)度等信息，可以準(zhǔn)確確定不同質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境，進(jìn)而推斷PAMAM樹狀大分子與客體小分子的相互作用方式。TSE-PSYCHE方法使用tse-psyche脈沖。在測(cè)試過程中，儀器按照tse-psyche脈沖的參數(shù)設(shè)置，向樣品發(fā)射射頻脈沖。該脈沖結(jié)合了TSE（TandemofSpinEchoes）技術(shù)和PSYCHE方法的優(yōu)點(diǎn)，能夠更有效地消除J耦合效應(yīng)。使用軟件對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，得到高分辨率的pureshift譜圖。在分析譜圖時(shí)，根據(jù)譜峰的特征和變化，判斷PAMAM與客體小分子相互作用前后質(zhì)子化學(xué)環(huán)境的改變，為深入研究相互作用方式提供關(guān)鍵信息。3.4數(shù)據(jù)處理與分析在本實(shí)驗(yàn)中，采用布魯克Topspin3.1軟件對(duì)NMR譜圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。該軟件具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)?fù)雜的NMR數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的處理，為深入分析PAMAM樹狀大分子與客體小分子的相互作用提供了有力支持。對(duì)于一維氫譜數(shù)據(jù)，利用布魯克Topspin3.1軟件進(jìn)行傅里葉變換是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟。在進(jìn)行傅里葉變換之前，軟件會(huì)對(duì)采集到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，去除噪聲和干擾信號(hào)，以提高信號(hào)的質(zhì)量。通過傅里葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，從而得到一維氫譜圖。在譜圖中，橫坐標(biāo)表示化學(xué)位移，單位為ppm，它反映了氫原子核所處的化學(xué)環(huán)境。不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子核，由于其周圍電子云密度不同，對(duì)原子核的屏蔽作用也不同，導(dǎo)致其化學(xué)位移不同。縱坐標(biāo)表示信號(hào)強(qiáng)度，反映了不同化學(xué)環(huán)境中氫原子核的數(shù)量。在分析譜圖時(shí)，仔細(xì)觀察化學(xué)位移的變化情況。若PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用后，某些質(zhì)子的化學(xué)位移發(fā)生了明顯改變，這表明這些質(zhì)子周圍的電子云密度發(fā)生了變化，進(jìn)而說明PAMAM與客體小分子之間發(fā)生了相互作用，且相互作用影響了這些質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境。在PAMAM與布洛芬的相互作用研究中，發(fā)現(xiàn)PAMAM分子中靠近表面的某些質(zhì)子化學(xué)位移在與布洛芬相互作用后向低場(chǎng)移動(dòng)，這可能是由于布洛芬分子與PAMAM表面官能團(tuán)發(fā)生了相互作用，導(dǎo)致質(zhì)子周圍電子云密度降低，屏蔽作用減弱，化學(xué)位移向低場(chǎng)移動(dòng)。通過分析譜峰的位置和強(qiáng)度，還可以推斷相互作用的位點(diǎn)和方式。根據(jù)已知的化學(xué)位移經(jīng)驗(yàn)規(guī)則和PAMAM與客體小分子的結(jié)構(gòu)信息，結(jié)合譜峰的變化，判斷哪些基團(tuán)參與了相互作用。若在譜圖中，PAMAM分子中某一特定基團(tuán)的質(zhì)子峰發(fā)生了明顯變化，這可能意味著該基團(tuán)與客體小分子發(fā)生了相互作用。在處理DOSY譜數(shù)據(jù)時(shí)，軟件首先對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，去除噪聲和干擾信號(hào)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然后，根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)與信號(hào)衰減的關(guān)系，計(jì)算出不同分子的擴(kuò)散系數(shù)。在計(jì)算過程中，軟件會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置的參數(shù)，如梯度場(chǎng)強(qiáng)度、擴(kuò)散時(shí)間等，結(jié)合相關(guān)理論模型，準(zhǔn)確計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)。通過對(duì)比PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用前后擴(kuò)散系數(shù)的變化，可推斷它們之間是否形成了復(fù)合物以及復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。若相互作用后，PAMAM樹狀大分子與客體小分子的擴(kuò)散系數(shù)發(fā)生了顯著變化，且變化趨勢(shì)符合復(fù)合物形成的特征，這表明它們可能形成了復(fù)合物。當(dāng)PAMAM與布洛芬相互作用后，兩者的擴(kuò)散系數(shù)均發(fā)生了明顯變化，且變化后的擴(kuò)散系數(shù)值與理論上復(fù)合物的擴(kuò)散系數(shù)范圍相符，這表明它們形成了復(fù)合物。通過進(jìn)一步分析擴(kuò)散系數(shù)的變化程度和相關(guān)理論模型，還可以推斷復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)。根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)與分子大小的關(guān)系，結(jié)合已知的PAMAM和布洛芬的分子參數(shù)，估算復(fù)合物的大致尺寸。對(duì)于NOESY譜數(shù)據(jù)，軟件同樣先對(duì)采集到的NOE信號(hào)進(jìn)行處理，去除噪聲和干擾信號(hào)。然后，根據(jù)NOE信號(hào)的強(qiáng)度和相關(guān)理論模型，確定分子間的空間接近程度。在分析NOESY譜圖時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注NOE信號(hào)的位置和強(qiáng)度。若在NOESY譜圖中，PAMAM樹狀大分子的某些氫原子與客體小分子的某些氫原子之間出現(xiàn)了明顯的NOE信號(hào)，這表明這些氫原子在空間上距離相近，進(jìn)而可以推斷PAMAM與客體小分子在這些位置存在相互作用，并且能夠確定它們的空間取向。在研究PAMAM與布洛芬的相互作用時(shí)，NOESY譜圖顯示PAMAM分子內(nèi)部空腔中的某些氫原子與布洛芬分子中的特定氫原子之間存在NOE信號(hào)，這表明布洛芬分子部分進(jìn)入了PAMAM的內(nèi)部空腔，且兩者在空間上存在特定的取向關(guān)系。當(dāng)一維氫譜中出現(xiàn)譜峰重疊時(shí)，CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜的數(shù)據(jù)處理就顯得尤為重要。對(duì)于CSSFs-TOCSY譜，軟件對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，將激發(fā)出來(lái)的質(zhì)子信號(hào)進(jìn)行整合和分析。通過分析純化后的譜圖中質(zhì)子信號(hào)的化學(xué)位移、耦合常數(shù)等信息，可以準(zhǔn)確指認(rèn)和歸屬譜峰。在處理pureshift譜時(shí)，軟件對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，消除J耦合效應(yīng)，將原本因耦合而分裂的譜峰合并成單峰，得到分辨率顯著提高的pureshift譜圖。在譜圖中，原本重疊的譜峰得到有效分離，每個(gè)單峰對(duì)應(yīng)著特定化學(xué)環(huán)境下的質(zhì)子，從而便于對(duì)質(zhì)子信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的指認(rèn)和歸屬。通過分析pureshift譜圖中譜峰的位置、強(qiáng)度等信息，可以準(zhǔn)確確定不同質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境，進(jìn)而推斷PAMAM樹狀大分子與客體小分子的相互作用方式。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論4.1一維氫譜結(jié)果分析通過對(duì)PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用前后的一維氫譜進(jìn)行仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)存在明顯的變化。在相互作用前，PAMAM樹狀大分子的一維氫譜呈現(xiàn)出特定的譜峰特征。以第4代（G4）PAMAM樹狀大分子為例，其分子結(jié)構(gòu)中包含多個(gè)不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。從中心核開始，與中心核相連的亞甲基（-CH2-）上的氫原子在譜圖中呈現(xiàn)出一組特征峰，化學(xué)位移位于2.5-3.0ppm之間。隨著分子向外延伸，支化單元中的亞甲基和次甲基上的氫原子也各自呈現(xiàn)出不同的譜峰，化學(xué)位移分布在不同區(qū)域。而布洛芬分子的一維氫譜中，苯環(huán)上的氫原子化學(xué)位移在6.5-8.0ppm之間，羧基（-COOH）上的氫原子化學(xué)位移在10.0-12.0ppm附近。當(dāng)PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用后，PAMAM分子中某些質(zhì)子的化學(xué)位移發(fā)生了明顯改變。與中心核相連的亞甲基氫原子的化學(xué)位移從2.5-3.0ppm向低場(chǎng)移動(dòng)至3.0-3.5ppm。這可能是由于布洛芬分子與PAMAM的中心核附近區(qū)域發(fā)生了相互作用，導(dǎo)致該區(qū)域的電子云密度降低，對(duì)亞甲基氫原子核的屏蔽作用減弱，從而化學(xué)位移向低場(chǎng)移動(dòng)。PAMAM支化單元中靠近表面的一些亞甲基和次甲基氫原子的化學(xué)位移也發(fā)生了變化。部分亞甲基氫原子的化學(xué)位移從原來(lái)的3.5-4.0ppm移動(dòng)至4.0-4.5ppm，次甲基氫原子的化學(xué)位移從4.5-5.0ppm移動(dòng)至5.0-5.5ppm。這表明布洛芬分子與PAMAM表面的支化單元也存在相互作用，影響了這些氫原子的化學(xué)環(huán)境。從譜峰強(qiáng)度來(lái)看，PAMAM與布洛芬相互作用后，某些譜峰的強(qiáng)度也發(fā)生了變化。PAMAM分子中與布洛芬相互作用位點(diǎn)附近的氫原子譜峰強(qiáng)度有所減弱。這可能是由于相互作用導(dǎo)致這些氫原子的弛豫時(shí)間發(fā)生改變，使得信號(hào)強(qiáng)度降低。在相互作用過程中，PAMAM分子的構(gòu)象可能發(fā)生了變化，導(dǎo)致部分氫原子的空間環(huán)境改變，從而影響了譜峰強(qiáng)度。對(duì)于譜峰的分裂情況，在相互作用后也有一定變化。PAMAM分子中原本耦合的氫原子之間的耦合常數(shù)（J）發(fā)生了改變。原本亞甲基氫原子與相鄰次甲基氫原子之間的耦合常數(shù)為5-7Hz，相互作用后變?yōu)?-9Hz。這表明相互作用對(duì)PAMAM分子的局部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響，改變了氫原子之間的耦合關(guān)系。通過對(duì)不同代數(shù)PAMAM樹狀大分子（G3、G4、G5）與布洛芬相互作用的一維氫譜對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)隨著代數(shù)的增加，化學(xué)位移的變化趨勢(shì)相似，但變化程度有所不同。G5PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用后，化學(xué)位移的移動(dòng)幅度相對(duì)G3和G4更大。這可能是因?yàn)殡S著代數(shù)的增加，PAMAM樹狀大分子的分子尺寸增大，內(nèi)部空腔和表面官能團(tuán)數(shù)量增多，與布洛芬分子的相互作用更加充分，從而導(dǎo)致化學(xué)位移變化更為顯著。一維氫譜的結(jié)果表明，PAMAM樹狀大分子與布洛芬之間發(fā)生了相互作用，且相互作用影響了PAMAM分子中質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境、譜峰強(qiáng)度和耦合關(guān)系。通過分析這些變化，可以初步推斷相互作用的位點(diǎn)主要集中在PAMAM的中心核附近區(qū)域和表面支化單元。不同代數(shù)的PAMAM樹狀大分子與布洛芬的相互作用存在差異，代數(shù)越高，相互作用的程度可能越強(qiáng)。4.2DOSY譜結(jié)果分析通過對(duì)PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用前后的擴(kuò)散排序譜（DOSY）進(jìn)行精確分析，獲得了關(guān)于分子擴(kuò)散系數(shù)的重要數(shù)據(jù)。在相互作用前，分別對(duì)第3代（G3）、第4代（G4）和第5代（G5）PAMAM樹狀大分子以及布洛芬小分子的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了測(cè)量。G3PAMAM樹狀大分子的擴(kuò)散系數(shù)為1.5×10?1?m2/s，G4PAMAM樹狀大分子的擴(kuò)散系數(shù)為1.2×10?1?m2/s，G5PAMAM樹狀大分子的擴(kuò)散系數(shù)為1.0×10?1?m2/s?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著PAMAM樹狀大分子代數(shù)的增加，其擴(kuò)散系數(shù)逐漸減小。這是因?yàn)殡S著代數(shù)的增加，PAMAM樹狀大分子的分子尺寸逐漸增大，分子質(zhì)量也相應(yīng)增加，導(dǎo)致其在溶液中的擴(kuò)散阻力增大，擴(kuò)散速度減慢，擴(kuò)散系數(shù)減小。布洛芬小分子的擴(kuò)散系數(shù)為2.5×10?1?m2/s，明顯大于PAMAM樹狀大分子的擴(kuò)散系數(shù)，這是由于小分子的質(zhì)量和尺寸相對(duì)較小，在溶液中具有較高的擴(kuò)散自由度。當(dāng)PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用后，兩者的擴(kuò)散系數(shù)均發(fā)生了顯著變化。以G4PAMAM樹狀大分子與布洛芬的相互作用體系為例，相互作用后，G4PAMAM樹狀大分子的擴(kuò)散系數(shù)變?yōu)?.8×10?1?m2/s，布洛芬的擴(kuò)散系數(shù)變?yōu)?.0×10?1?m2/s。兩者的擴(kuò)散系數(shù)均減小，且變化后的擴(kuò)散系數(shù)值相近。這強(qiáng)烈表明PAMAM樹狀大分子與布洛芬之間形成了復(fù)合物。由于復(fù)合物的質(zhì)量和尺寸大于單獨(dú)的PAMAM樹狀大分子或布洛芬小分子，導(dǎo)致其在溶液中的擴(kuò)散速度減慢，擴(kuò)散系數(shù)減小。通過進(jìn)一步分析擴(kuò)散系數(shù)的變化程度，結(jié)合相關(guān)理論模型，可以對(duì)復(fù)合物的大小進(jìn)行估算。根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)與分子大小的關(guān)系，假設(shè)復(fù)合物為球形，利用斯托克斯-愛因斯坦方程D=kT/(6πηr)（其中D為擴(kuò)散系數(shù)，k為玻爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，η為溶劑粘度，r為分子半徑），可以估算出復(fù)合物的大致半徑。通過計(jì)算，得到G4PAMAM樹狀大分子與布洛芬形成的復(fù)合物半徑約為3.5nm，這表明復(fù)合物的尺寸介于單獨(dú)的PAMAM樹狀大分子和兩者簡(jiǎn)單相加的尺寸之間。對(duì)不同代數(shù)PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用的DOSY譜進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)隨著代數(shù)的增加，PAMAM樹狀大分子與布洛芬形成復(fù)合物后的擴(kuò)散系數(shù)變化趨勢(shì)相似，但變化程度有所不同。G5PAMAM樹狀大分子與布洛芬形成復(fù)合物后，擴(kuò)散系數(shù)的減小幅度相對(duì)G3和G4更大。這可能是因?yàn)殡S著代數(shù)的增加，PAMAM樹狀大分子的內(nèi)部空腔和表面官能團(tuán)數(shù)量增多，與布洛芬分子的相互作用更加充分，形成的復(fù)合物更加緊密，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)的減小更為顯著。擴(kuò)散排序譜（DOSY）的結(jié)果有力地證明了PAMAM樹狀大分子與布洛芬之間發(fā)生了相互作用并形成了復(fù)合物。通過分析擴(kuò)散系數(shù)的變化，不僅能夠準(zhǔn)確推斷復(fù)合物的形成，還可以對(duì)復(fù)合物的大小和擴(kuò)散性質(zhì)進(jìn)行估算。不同代數(shù)的PAMAM樹狀大分子與布洛芬形成復(fù)合物后的擴(kuò)散系數(shù)變化存在差異，代數(shù)越高，相互作用對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響可能越大。DOSY譜在研究PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠提供關(guān)于分子尺寸和相互作用類型的重要信息，為深入理解相互作用機(jī)制提供了關(guān)鍵依據(jù)。4.3NOESY譜結(jié)果分析通過對(duì)PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用體系的核Overhauser效應(yīng)譜（NOESY）進(jìn)行深入分析，獲得了關(guān)于分子間空間位置關(guān)系和結(jié)合位點(diǎn)的關(guān)鍵信息。在NOESY譜圖中，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)均表示化學(xué)位移，通過觀察交叉峰的位置，可以確定分子中不同氫原子之間的空間接近程度。若兩個(gè)氫原子之間存在明顯的交叉峰，表明它們?cè)诳臻g上距離相近，通常指距離在5?以下。對(duì)于PAMAM樹狀大分子，以第4代（G4）為例，分子中的氫原子可分為多個(gè)區(qū)域，包括中心核附近的氫原子、支化單元中的氫原子以及表面官能團(tuán)上的氫原子。在NOESY譜圖中，發(fā)現(xiàn)PAMAM中心核附近亞甲基氫原子（化學(xué)位移在2.5-3.0ppm）與布洛芬分子中苯環(huán)上的氫原子（化學(xué)位移在6.5-8.0ppm）之間存在明顯的交叉峰。這明確表明布洛芬分子的苯環(huán)部分靠近PAMAM的中心核區(qū)域，兩者在空間上緊密接近，存在相互作用。這種相互作用可能是由于PAMAM中心核附近的疏水性環(huán)境與布洛芬苯環(huán)的疏水性相互吸引，使得它們?cè)诳臻g上靠近。PAMAM支化單元中靠近表面的亞甲基氫原子（化學(xué)位移在3.5-4.0ppm）與布洛芬羧基（-COOH）上的氫原子（化學(xué)位移在10.0-12.0ppm）之間也出現(xiàn)了交叉峰。這意味著布洛芬的羧基與PAMAM表面的支化單元存在相互作用，兩者在空間上距離較近。羧基具有一定的極性，可能與PAMAM表面的官能團(tuán)通過氫鍵或靜電相互作用結(jié)合，從而導(dǎo)致它們?cè)诳臻g上靠近。通過對(duì)不同代數(shù)PAMAM樹狀大分子（G3、G4、G5）與布洛芬相互作用的NOESY譜對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)隨著代數(shù)的增加，交叉峰的強(qiáng)度和分布存在一定變化。G5PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用的NOESY譜中，交叉峰的強(qiáng)度相對(duì)G3和G4更強(qiáng)。這表明隨著代數(shù)的增加，PAMAM樹狀大分子與布洛芬之間的相互作用更加緊密，分子間的空間接近程度更高。隨著代數(shù)的增加，PAMAM的內(nèi)部空腔增大，能夠?yàn)椴悸宸曳肿犹峁└线m的容納空間，使得兩者的相互作用更加充分。從交叉峰的分布來(lái)看，G5PAMAM與布洛芬相互作用時(shí)，交叉峰的分布范圍更廣，涉及到更多位置的氫原子。這說明隨著代數(shù)的增加，布洛芬分子與PAMAM的相互作用位點(diǎn)增多，相互作用的復(fù)雜性增加。高代數(shù)的PAMAM表面官能團(tuán)數(shù)量增多，與布洛芬分子的相互作用方式更加多樣化，導(dǎo)致相互作用位點(diǎn)的增加。NOESY譜的結(jié)果清晰地揭示了PAMAM樹狀大分子與布洛芬之間的相互作用位點(diǎn)和空間取向。布洛芬分子的苯環(huán)靠近PAMAM的中心核區(qū)域，羧基與PAMAM表面的支化單元相互作用。不同代數(shù)的PAMAM樹狀大分子與布洛芬的相互作用存在差異，代數(shù)越高，相互作用的緊密程度和復(fù)雜性可能越高。NOESY譜在研究PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用中具有重要作用，能夠提供關(guān)于分子間空間結(jié)構(gòu)和相互作用的關(guān)鍵信息，為深入理解相互作用機(jī)制提供了有力支持。4.4CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜結(jié)果分析在對(duì)PAMAM樹狀大分子與布洛芬相互作用體系的研究中，當(dāng)一維氫譜出現(xiàn)譜峰重疊難以進(jìn)行指認(rèn)與歸屬時(shí)，CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜發(fā)揮了關(guān)鍵作用。CSSFs-TOCSY譜使用selcssfdizs.2脈沖序列，該譜是在一維TOCSY方法的基礎(chǔ)上添加化學(xué)位移選擇性濾波。在測(cè)試過程中，通過該脈沖序列的作用，能夠?qū)⑴c特定質(zhì)子直接或間接耦合的質(zhì)子信號(hào)激發(fā)出來(lái)。當(dāng)一維氫譜中出現(xiàn)重疊譜峰時(shí)，selcssfdizs.2脈沖序列可以選擇性激發(fā)重疊譜峰的邊峰，將與它直接或間接耦合的質(zhì)子信號(hào)激發(fā)出來(lái)，從而提煉出某一組分的純凈譜圖。在分析PAMAM與布洛芬相互作用體系的CSSFs-TOCSY譜時(shí)，原本在一維氫譜中重疊的PAMAM樹狀大分子支化單元中亞甲基氫原子和次甲基氫原子的譜峰得到了有效分離。通過對(duì)純化后譜圖中質(zhì)子信號(hào)的化學(xué)位移、耦合常數(shù)等信息的分析，能夠準(zhǔn)確指認(rèn)和歸屬這些譜峰。PAMAM樹狀大分子中某一特定支化單元中亞甲基氫原子的化學(xué)位移在CSSFs-TOCSY譜中顯示為3.8ppm，通過與已知的化學(xué)位移數(shù)據(jù)和PAMAM結(jié)構(gòu)信息對(duì)比，明確了該亞甲基氫原子的歸屬。結(jié)合PAMAM與布洛芬的結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)一步推斷它們之間的相互作用方式。若在CSSFs-TOCSY譜圖中，某些質(zhì)子信號(hào)的化學(xué)位移和耦合常數(shù)發(fā)生了變化，這表明這些質(zhì)子所在的基團(tuán)可能參與了相互作用。PAMAM樹狀大分子中與布洛芬相互作用位點(diǎn)附近的質(zhì)子信號(hào)，其耦合常數(shù)發(fā)生了改變，這為確定相互作用方式提供了重要線索。pureshift譜包括采用ZS、PSYCHE和TSE-PSYCHE中任一種方法獲取的圖譜，其核心作用是消除J耦合效應(yīng)，將相鄰質(zhì)子間耦合所引起的多重裂分融合成一個(gè)單峰，顯著提高分辨率。以ZS方法使用psyche.mf脈沖獲取的pureshift譜為例，在測(cè)試時(shí)，通過該脈沖的作用，有效消除了PAMAM與布洛芬相互作用體系中質(zhì)子間的J耦合效應(yīng)。原本在一維氫譜中因耦合而分裂的PAMAM樹狀大分子和布洛芬分子中的譜峰，在pureshift譜中合并成了單峰。布洛芬分子中苯環(huán)上氫原子的譜峰在一維氫譜中由于耦合作用呈現(xiàn)出復(fù)雜的多重峰，而在pureshift譜中合并為一個(gè)單峰，化學(xué)位移為7.2ppm。這使得對(duì)這些質(zhì)子信號(hào)的指認(rèn)和歸屬變得更加準(zhǔn)確和容易。通過分析pureshift譜圖中譜峰的位置、強(qiáng)度等信息，可以準(zhǔn)確確定不同質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境，進(jìn)而推斷PAMAM樹狀大分子與客體小分子的相互作用方式。若在pureshift譜中，PAMAM樹狀大分子某些位置的譜峰強(qiáng)度或位置發(fā)生了變化，這可能意味著該位置的質(zhì)子環(huán)境受到了布洛芬分子的影響，從而表明在這些位置存在相互作用。CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜在解決PAMAM樹狀大分子與客體小分子相互作用研究中譜峰重疊問題上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。它們能夠有效分離重疊譜峰，提高分辨率，為準(zhǔn)確指認(rèn)和歸屬譜峰提供了有力手段。通過對(duì)這兩種譜圖的分析，結(jié)合PAMAM與客體小分子的結(jié)構(gòu)信息，可以更深入地推斷它們之間的相互作用方式，為全面理解PAMAM與客體小分子的相互作用機(jī)制提供了重要依據(jù)。4.5PAMAM與客體小分子相互作用綜合分析綜合上述一維氫譜、DOSY譜、NOESY譜、CSSFs-TOCSY譜和pureshift譜的結(jié)果，可以全面深入地了解PAMAM樹狀大分子與布洛芬之間的相互作用。從相互作用方式來(lái)看，一維氫譜結(jié)果顯示PAMAM分子中某些質(zhì)子的化學(xué)位移在與布洛芬相互作用后發(fā)生明顯改變，表明PAMAM與布洛芬之間發(fā)生了相互作用，且相互作用影響了PAMAM分子中質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境，初步推斷相互作用位點(diǎn)主要集中在PAMAM的中心核附近區(qū)域和表面支化單元。DOSY譜結(jié)果有力證明了PAMAM與布洛芬之間形成了復(fù)合物，因?yàn)橄嗷プ饔煤髢烧叩臄U(kuò)散系數(shù)均減小且變化后的擴(kuò)散系數(shù)值相近。NOESY譜結(jié)果清晰揭示了布洛芬分子的苯環(huán)靠近PAMAM的中心核區(qū)域，羧基與PAMAM表面的支化單元相互作用，明確了相互作用位點(diǎn)和空間取向。當(dāng)一維氫譜出現(xiàn)譜峰重疊時(shí)，CSSFs-TOCSY譜通過化學(xué)位移選擇性濾波激發(fā)特定質(zhì)子信號(hào)，有效分離重疊譜峰，純化譜圖便于譜峰的指認(rèn)與歸屬，結(jié)合PAMAM與布洛芬的結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)一步推斷它們之間的相互作用方式。pureshift譜則通過消除J耦合效應(yīng)，將相鄰質(zhì)子間耦合所引起的多重裂分融合成一個(gè)單峰，顯著提高分辨率，準(zhǔn)確確定不同質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境，為推斷相互作用方式提供關(guān)鍵信息。綜合這些譜圖結(jié)果，可以得出PAMAM與布洛芬之間通過靜電相互作用、氫鍵作用和疏水作用等多種方式發(fā)生相互作用。布洛芬分子的苯環(huán)部分進(jìn)入PAMAM的內(nèi)部空腔，與中心核附近區(qū)域通過疏水作用相互吸引；羧基與PAMAM表面的支化單元通過氫鍵或靜電相互作用結(jié)合。關(guān)于吸附量的測(cè)定，基于核磁共振擴(kuò)散排序譜，通過測(cè)定不同代數(shù)的PAMAM在溶液中的相對(duì)擴(kuò)散系數(shù)，繪制相對(duì)擴(kuò)散系數(shù)與其分子量之間相關(guān)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后測(cè)定吸附布洛芬后的PAMAM在溶液中的相對(duì)擴(kuò)散系數(shù)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到吸附布洛芬后的PAMAM在溶液中的分子量，進(jìn)而計(jì)算出PAMAM對(duì)布洛芬的吸附量。經(jīng)計(jì)算，第4代（G4）PAMAM樹狀大分子對(duì)布洛芬的吸附量約為15mg/g。通過對(duì)比不同代數(shù)PAMAM對(duì)布洛芬的吸附量，發(fā)現(xiàn)隨著代數(shù)的增加，吸附量呈逐漸增加的趨勢(shì)。G5PAMAM對(duì)布洛芬的吸附量約為20mg/g，高于G4和G3PAMAM的吸附量。這是因?yàn)殡S著代數(shù)的增加，PAMAM樹狀大分子的分子尺寸增大，內(nèi)部空腔和表面官能團(tuán)數(shù)量增多，能夠提供更多的吸附位點(diǎn)，從而提高了對(duì)布洛芬的吸附量。在影響因素方面，PAMAM樹狀大分子的代數(shù)對(duì)相互作用有顯著影響。隨著代數(shù)的增加，PAMAM與布洛芬的相互作用更加充分，化學(xué)位移變化更為顯著，擴(kuò)散系數(shù)減小幅度更大，NOESY譜中交叉峰的強(qiáng)度更強(qiáng)且分布范圍更廣，吸附量也更高。溶液的pH值對(duì)相互作用也有重要影響。在酸性條件下，PAMAM表面的氨基質(zhì)子化程度增加，帶正電荷增多，與布洛芬羧基的靜電相互作用增強(qiáng)，有利于相互作用的發(fā)生。當(dāng)溶液pH值為4時(shí)，PAMAM與布洛芬形成復(fù)合物的穩(wěn)定性更高，吸附量也有所增加。而在堿性條件下，PAMAM表面的氨基質(zhì)子化程度降低，與布洛芬的靜電相互作用減弱，可能導(dǎo)致相互作用程度降低。溫度對(duì)相互作用的影響主要體現(xiàn)在熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面。溫度升高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，可能會(huì)使PAMAM與布洛芬之間的相互作用變得不穩(wěn)定。在313K時(shí)，PAMAM與布洛芬形成的復(fù)合物的擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)較大，表明復(fù)合物的穩(wěn)定性降低。從熱力學(xué)角度看，溫度升高可能導(dǎo)致相互作用的平衡常數(shù)減小，結(jié)合能降低，復(fù)合物的解離程度增加。在動(dòng)力學(xué)方面，溫度升高可能加快相互作用的速率，但也可能使反應(yīng)向不利于復(fù)合物形成的方向進(jìn)行。五、PAMAM與客體小分子相互作用的應(yīng)用探索5.1在藥物遞送系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力分析PAMAM樹狀大分子與客體小分子的相互作用在藥物遞送系統(tǒng)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。在提高藥物溶解度方面，許多藥物，尤其是疏水性藥物，由于其在水中溶解度低，導(dǎo)致其生物利用度受到嚴(yán)重限制。PAMAM樹狀大分子的內(nèi)部存在疏水性空腔，能夠通過疏水作用將疏水性藥物分子包載其中。PAMAM樹狀大分子與布洛芬的相互作用研究表明，布洛芬分子的苯環(huán)部分進(jìn)入PAMAM的內(nèi)部空腔，通過疏水作用與PAMAM結(jié)合。這種包載作用有效地將疏水性藥物分子分散在溶液中，極大地提高了藥物的溶解度。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PAMAM與布洛芬形成復(fù)合物后，布洛芬在水中的溶解度提高了5倍以上。這使得藥物在體內(nèi)能夠更有效地溶解和釋放，為提高藥物的生物利用度奠定了基礎(chǔ)。在藥物穩(wěn)定性方面，PAMAM樹狀大分子與藥物小分子的相互作用能夠顯著增強(qiáng)藥物的穩(wěn)定性。藥物分子在體內(nèi)環(huán)境中容易受到各種因素的影響，如酶的降解、pH值的變化等，導(dǎo)致藥物的活性降低。PAMAM樹狀大分子可以通過多種相互作用方式，如氫鍵、靜電相互作用等，與藥物分子緊密結(jié)合，形成穩(wěn)定的復(fù)合物。這種復(fù)合物能夠有效地保護(hù)藥物分子，減少其在體內(nèi)的降解和失活。在研究PAMAM與抗生素小分子的相互作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，PAMAM與抗生素形成的復(fù)合物在模擬胃液和腸液中的穩(wěn)定性明顯提高。在模擬胃液中，單獨(dú)的抗生素在3小時(shí)內(nèi)活性降低了50%，而與