生物分子在羥基磷灰石修飾電極上的電化學(xué)行為研究.pdf

1、氧化還原蛋白質(zhì)和酶等生物大分子的直接電化學(xué)是生物電化學(xué)的熱門研究課題。它的研究對(duì)于人們獲得蛋白質(zhì)和酶的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，深入研究蛋白質(zhì)和酶等生物大分子在生命體內(nèi)的生理作用、電子傳遞反應(yīng)機(jī)制，以及開發(fā)新型生物傳感器都具有重要的意義。然而，對(duì)于大多數(shù)蛋白質(zhì)而言，由于其電活性中心深埋于非導(dǎo)電性的肽鏈中，通常條件下難以觀察到蛋白質(zhì)與電極之間直接的電子轉(zhuǎn)移。 羥基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)作為一種骨修復(fù)材料，有良好的生

2、物兼容性和生物活性，且對(duì)人體無毒、無害、無致癌作用，作為人體骨骼的替代材料已有臨床應(yīng)用。本文在實(shí)驗(yàn)室已有的對(duì)HA電沉積研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用雙電位階躍法在鉑電極和玻碳電極上電沉積制備羥基磷灰石涂層，考察細(xì)胞色素C、葡萄糖氧化酶、血紅蛋白等生物大分子在HA修飾電極上的電化學(xué)行為。 1．細(xì)胞色素C在HA修飾鉑電極上的電化學(xué)行為研究采用雙電位階躍法在鉑電極上電沉積制備HA涂層，細(xì)胞色素C在該修飾電極上測(cè)得的CV曲線上呈現(xiàn)一對(duì)氧化還原峰，氧

3、化還原峰電流之比接近1：1、式量電位E<'0>’為0.018V、峰電位差為70 mV，表明HA可以促進(jìn)細(xì)胞色素C的電子傳遞，并且是一受擴(kuò)散控制的準(zhǔn)可逆過程。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同沉積條件下制備的HA修飾電極對(duì)細(xì)胞色素C的電子傳遞有一定的影響?；陔娀瘜W(xué)交流阻抗譜的測(cè)試結(jié)果及其相關(guān)的電化學(xué)參數(shù)擬合，討論了細(xì)胞色素C在修飾電極上進(jìn)行的直接電子傳遞的機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)增加涂層的厚度，有利于細(xì)胞色素C發(fā)生直接的電子傳遞反應(yīng)。

4、 2．葡萄糖氧化酶在HA修飾的玻碳電極上的電化學(xué)行為研究采用雙電位階躍法電沉積制備HA涂層修飾的玻碳電極，并用Nafion將葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,GOD)固定于電極上，制得GOD-HA/GC電極。測(cè)得的循環(huán)伏安曲線上可以觀察到一對(duì)近乎可逆的氧化還原電流峰，表明固定在HA修飾電極上GOD能進(jìn)行有效的直接電子傳遞。對(duì)葡萄糖的響應(yīng)測(cè)定顯示了葡萄糖氧化酶仍然保持其生物電催化活性。同時(shí)還考察了不同pH值，不同溫度對(duì)修飾電極

5、電流響應(yīng)的影響。 3．血紅蛋白在HA修飾玻碳電極上的電化學(xué)行為研究采用雙電位階躍法在玻碳電極上電沉積制備羥基磷灰石涂層，將血紅蛋白(Hb)滴涂到電極上并用Nafion進(jìn)行固定，以制得Hb-HA修飾的玻碳電極(Hb-HA/GC)。紫外可見光譜和紅外光譜表明，固定在修飾電極上的血紅蛋白保持了原有的二級(jí)結(jié)構(gòu)。循環(huán)伏安測(cè)量結(jié)果表明，Hb在修飾電極上沒有發(fā)生變性，能進(jìn)行有效的直接電子轉(zhuǎn)移，表現(xiàn)為吸附控制的準(zhǔn)可逆反應(yīng)。修飾電極對(duì)過氧化氫、氧