以石英晶体微天平研究尿液中三聚氰胺与三聚氰酸层层自组装相互作用

谢云峰，黄嫣嫣，王蔚芝，刘国诠，赵 睿

（活体分析化学院重点实验室，中国科学院化学研究所，北京100190）

近年来发生的三聚氰胺食品污染事件引起了人们的广泛关注，动物实验证实三聚氰胺与其共存物三聚氰酸结合生成难溶于水的超分子复合物是导致泌尿系统结石的可能原因[1]。因此，研究三聚氰胺与三聚氰酸在生理环境下的动态结合特性将有助于在分子水平理解三聚氰胺结石的形成机理。

石英晶体微天平（QCM）是一种基于压电效应的高灵敏质量传感器，无需标记即可检测电极表面纳克级的质量变化。将其与流动注射分析（FIA）相结合，通过监测QCM的质量感应变化可对分子间相互作用进行实时、动态跟踪与分析[2]。该文采用流动注射-石英晶体微天平（FIA-QCM）开展了三聚氰胺（M）与三聚氰酸（CA）在人工尿液中的动态相互作用研究。将M分子固定于QCM传感器表面作为识别元件，基于M与CA结构高度对称的特性，通过层层自组装的方式在QCM电极表面成功构筑了具有多层结构的MCA复合物以模拟体内结石的形成过程。利用FIA-QCM技术实时监测了层层自组装过程中M与CA的相互作用，并测定了相关的动力学常数。考察了pH值对M与CA相互作用的影响，发现在pH5.5～pH6.5条件下，M与CA可以形成稳定的多层复合物，并且在生理尿液环境中（pH6.0），M与CA的结合能力最强，其结合常数在102L mol-1水平，远大于常见互补氢键分子在水溶液中的结合常数[3]。此外，还采用X-光电子能谱（XPS）、傅立叶红外光谱（FT-IR）和原子力显微镜（AFM）等多种表面分析技术对M-CA复合物的性质、形貌进行了表征。通过测定CA与M作用前后N、O元素结合能的变化，确认了QCM电极表面M-CA复合物的形成；由QCM电极表面M-CA复合物的FT-IR光谱证实了氢键作用是M-CA层层自组装的主要驱动力；AFM观察到M与CA容易聚集形成团簇并且随着M与CA依次交替吸附，M-CA复合物颗粒尺寸呈现逐渐增大的趋势。该研究直接观测了生理条件下M与CA的动态相互作用，表明M-CA多层复合物的形成主要是M与CA分子间氢键相互作用的结果，为三聚氰胺相关肾脏结石的机理研究提供了有价值的信息。

（略）