基于螯合作用的盐酸贝西沙星荧光增强检测方法：实验与计算化学的联合解析

为解决盐酸贝西沙星(Bfln.HCl)检测中色谱和电化学方法成本高、操作复杂的问题，研究人员开发了一种基于乙酸缓冲液(pH 4.0)荧光增强的灵敏光谱检测法。通过DFT计算揭示了1:2螯合复合物(Bfln+/[2AcOH])的形成机制，方法线性范围100-1000 ng mL-1，LOD达22.6 ng mL-1，成功应用于眼用制剂和人工房水检测，为氟喹诺酮类抗生素分析提供新思路。

　　

在眼科感染治疗领域，盐酸贝西沙星(Bfln.HCl)作为第四代氟喹诺酮类抗生素，因其广谱抗菌活性和双重靶向作用机制备受关注。然而现有检测方法面临严峻挑战：色谱技术设备昂贵耗时，电化学法需复杂纳米材料修饰，而传统荧光法则存在衍生化步骤繁琐或选择性不足等问题。更关键的是，尽管已知酸性介质能增强Bfln.HCl的天然荧光，但其分子机制始终未获阐明，这严重制约了荧光检测技术的优化与应用。

针对这一系列科学难题，埃及EVA Pharma制药公司的研究人员在《Analytica Chimica Acta》发表了一项创新研究。他们巧妙结合实验设计与理论计算，开发出无需衍生化的高灵敏度检测方案。研究团队首先通过系统优化实验参数，发现乙酸缓冲液(pH 4.0)可使Bfln.HCl的荧光强度显著提升，并伴随10 nm的激发波长红移。为揭示这一现象的本质，他们采用密度泛函理论(DFT)计算和热力学分析，构建了药物分子与乙酸的全套相互作用模型。

关键技术方面，研究采用Jasco FP-750荧光分光光度计进行光谱采集，结合B3LYP-D3/6-311+G(d,p)理论水平进行量子化学计算，并运用CPCM溶剂化模型模拟水相环境。通过标准添加法验证方法准确性，并采用AGREE、BAGI和RGB模型进行绿色化学评估。

3.1 乙酸缓冲液中Bfln.HCl的荧光行为
实验数据显示，加入乙酸缓冲液后Bfln.HCl在440 nm处的荧光强度显著增强，激发波长红移10 nm至297 nm。对比研究证实该现象普遍存在于多种氟喹诺酮类药物中，提示可能存在共性分子机制。

3.2 荧光增强机制的DFT解析
理论计算发现Bfln⁺可通过三个位点(C3-CO、C4=O和C6-F)与乙酸形成1:1螯合复合物，其中C3-CO配位最稳定(ΔG=2.42 kcal/mol)。进一步研究表明1:2复合物(Bfln⁺/[2AcOH])具有最低的HOMO-LUMO能隙(ΔΔG=-0.00535 a.u.)，与实验观测的荧光增强高度吻合。这种双分子螯合促进了电荷离域，是荧光增强的结构基础。

3.3 检测方法的优化验证
在pH 4.0乙酸缓冲体系下，方法线性范围100-1000 ng mL^-1，LOD和LOQ分别为22.6和68.5 ng mL^-1。日内和日间精密度RSD均<2%，眼用制剂回收率98.73-100.30%，人工房水样品回收率达99.60-100.34%。

3.7 绿色化学评估
AGREE评分0.83证实方法环保性，BAGI高分显示良好适用性，RGB模型总评92.3分(分析性能92.5%，环保性96.7%，实用性87.7%)，体现"白度"优势。

这项研究通过实验-理论相结合的策略，首次阐明乙酸介导的Bfln.HCl荧光增强源于特定化学计量比的螯合作用。所建立的方法克服了传统技术缺陷，为抗生素质量控制提供了经济高效的解决方案。更深远的意义在于，该研究提出的"螯合增强荧光"机制模型，为拓展其他氟喹诺酮类药物的检测方法提供了理论框架，展现出从分子设计到分析应用的转化研究价值。