氟喹诺酮类药物(fluoroquinolones,FQs)是临床上广泛应用的抗菌药物,具有高效、广谱、廉价等优点。此类药物分子有着相似的吡啶酮酸结构,通过抑制DNA旋转酶,阻断细菌DNA的复制来发挥抗菌作用,然而其光敏毒性等副作用在一定程度上阻碍了FQs的发展。吉米沙星(gemifloxacin,GEFX)、巴洛沙星(balofloxacin,BFX)、帕株沙星(pazufloxacin,PAX)和妥舒沙星(tosufloxacin,TSFX)都属于FQs类抗菌素,它们对生物分子的光敏损伤机理仍不甚明确。本文利用激光光解、脉冲辐解、稳态光照、紫外-可见吸收光谱等瞬态和稳态技术手段对其光化学性质以及光敏毒性机理进行了详细研究,为进一步研究此类药物分子结构与光敏毒性之间的关系以及新一代FQs药物的研发提供了理论依据。本文研究了吉米沙星三重激发态(3GEFX*)和妥舒沙星三重激发态(3TSFX*)的光化学性质。利用激光光解技术,确定了中性水溶液中3GEFX*和3TSFX*的最大吸收峰位置。研究了3GEFX*和3TSFX*与萘普生(NAP)之间的能量转移反应,测定了速率常数分别为1.2×108和1.3×109 dm3 mol-1 s-1,确定GEFX三重激发态的能量为266 k J mol-1。研究了3GEFX*和3TSFX*与2’-脱氧鸟苷酸-5’-单磷酸盐(d GMP)、色氨酸(Trp H)、酪氨酸(Typ OH)、N,N,N’,N’-四甲基-对-二苯胺(TMPD)、阿魏酸(FCA)之间的反应机理,测定了上述反应的速率常数。通过设计竞争反应,分别利用TMPD和FCA作为给电子体指示剂,证明了3GEFX*和3TSFX*都是通过电子转移的方式光敏损伤DNA。本文还利用脉冲辐解技术研究了GEFX与水合电子(eaqˉ)、羟基自由基(?OH)以及叠氮自由基(N3?)之间的反应,得到了GEFX阴离子自由基、中性自由基和阳离子自由基的特征吸收峰,提出了反应机理并测定了瞬态反应的速率常数。利用稳态光照和凝胶电泳技术研究了在不同气氛、不同光照时间、不同浓度条件下GEFX对蛋白质的光敏损伤并提出了损伤机理。在对BFX光化学性质的研究中,本文利用紫外-可见吸收与荧光发射光谱分析研究了BFX的p H效应及变化规律,测定了其p Ka值。激光光解实验表明BFX光致电离效应强烈,通过对其光致电离机理的研究,证明BFX的光致电离为单光子过程。利用脉冲辐解研究了BFX与?OH、eaqˉ和N3?之间的瞬态反应,测得BFX阴阳离子吸收峰的位置以及反应的速率常数。通过设计竞争反应研究了巴洛沙星阳离子自由基对生物分子的损伤作用。稳态光照和凝胶电泳实验证明,有氧条件下BFX造成蛋白质的光敏损伤是I型反应和II型反应协同作用的结果。本文利用激光光解研究了PAX三重激发态与溶菌酶(Lyso)和FCA之间的反应机理,测定了电子转移反应速率常数。通过设计竞争反应,利用稳态光照和凝胶电泳分析研究了抗氧化剂FCA对于Lyso光敏损伤的保护作用,结果表明FCA能够有效抑制FQs光敏氧化造成的蛋白质分子交联,减弱蛋白质分子的光敏损伤。研究结果为进一步研究抗氧化剂对于蛋白质的保护作用机理提供了理论依据。通过上述实验,本文研究了GEFX、BFX和TSFX的光化学性质以及相关瞬态粒子的动力学性质,确定了GEFX、BFX和TSFX光敏氧化DNA、氨基酸和蛋白质的反应类型和瞬态反应速率常数,提出了损伤机理,并初步研究了抗氧化剂对生物分子光敏损伤的保护机制。