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作为一种特殊的表面活性剂,抗菌药物以其独特的物理化学性质被很多科学家关注,并广泛应用于日常生活和工业生产的各个领域。由于蛋白质分子结构复杂,直接对其进行热力学研究非常困难。而氨基酸和二肽分子结构简单,是蛋白质的基本结构单元,也是蛋白质发挥活性作用的基础部分。基于其特有的生物活性,研究氨基酸和二肽与具有表面活性的抗菌药物间的相互作用,对认识抗菌药物在氨基酸、二肽溶液中的胶束化行为,氨基酸、二肽在抗菌药物胶束化过程中的作用,及揭示药物与蛋白质之间的作用机制具有重要的意义。本论文中,通过体积法、电导法、荧光光谱法及紫外吸收光谱法较为系统地研究了具有表面活性的抗菌药物(度米芬(DB)、苄索氯铵(BTC)、苯扎氯铵(DDBAC)、度米芬-L-脯氨酸(DB-PL))+氨基酸/二肽+水三元体系中的各种相关性质。研究的主要内容及结果如下: (1)测定了四个温度下,抗菌药物+氨基酸/二肽+水三元体系的密度。计算了氨基酸、二肽在抗菌药物水溶液中的相关体积参数。发现在相同温度下,氨基酸/二肽在四种抗菌药物水溶液中的标准偏摩尔体积均大于水中的相应值。氨基酸/二肽的标准偏摩尔转移体积均为正值且随着温度的升高逐渐增大,表明氨基酸/二肽的极性基团和带电基团同抗菌药物的离子间存在较强的相互作用。随着温度的升高和抗菌药物浓度的增加,理论水化数逐渐减小,表明温度和抗菌药物浓度的升高都会造成氨基酸、二肽水化层脱水。 (2)氨基酸、二肽在抗菌药物水溶液中的偏摩尔膨胀系数 oE?随温度的升高而逐渐增大。随着温度的升高,由于分子热运动加剧,氨基酸/二肽水化层中的部分水分子释放出来,水化结构受到破坏,引起 oE?值的增大。同时氨基酸、二肽在抗菌药物水溶液中对溶剂结构的影响和水中有所不同。 (3)采用电导法测定了五个温度下三元体系的电导率,计算得到抗菌药物的临界胶束浓度(CMC)和极限摩尔电导率。发现在氨基酸/二肽水溶液中抗菌药物的临界胶束浓度(CMC)和极限摩尔电导率受温度、抗菌药物的种类和氨基酸/二肽的浓度及其疏水烷基链长度的影响。当氨基酸/二肽水溶液浓度一定时,随温度的升高,四种抗菌药物的临界胶束浓度呈现出不同的变化趋势,体现了体系中亲水水化和疏水作用的强度不同;当温度一定时,抗菌药物的临界胶束浓度随氨基酸、二肽浓度的增大和疏水烷基链长度的增加而减小。 (4)运用质量作用模型,计算出在氨基酸、二肽水溶液中抗菌药物的胶束化热力学函数。结果表明,在氨基酸、二肽水溶液中,抗菌药物的胶束化行为均是自发进行的,且在较低温度时,胶束化过程是熵驱动过程,较高温度时是焓驱动过程,体系中存在明显的焓-熵补偿效应。 (5)以芘分子为荧光探针,通过荧光光谱法计算出三元体系中芘的I1/I3值和抗菌药物的胶团聚集数。结果表明,氨基酸、二肽的加入减小了三元体系的微极性和抗菌药物的胶团聚集数,且随氨基酸、二肽疏水烷基链的增长,微极性减小程度增大,胶团聚集数减小程度降低。氨基酸、二肽与抗菌药物间相互作用使抗菌药物的微环境更为疏水。 (6)利用紫外-可见光谱法计算了氨基酸、二肽与抗菌药物相互作用的结合常数,研究发现二者间的相互作用随氨基酸、二肽疏水烷基链长度的增加而逐渐增大。