亚甲蓝作为酶电极电子传递介体的性能研究

亚甲蓝作为酶电极电子传递介体的性能研究 分析科学学报N o. 3 V o l. 13 1997 亚甲蓝作为酶电极电子传递介体的性能研究 Ξ 屠一锋陶春红 ()苏州大学化学化工学院, 苏州, 215006 摘要 研究了亚甲蓝修饰的玻碳电极的催化性能, 并以此电极为基础电极研制了介体修- 6饰型多酚氧化酶电极, 对多巴胺测定的检出限为 5×10ƒ较空白电极降低了 400 , m o lL 倍, 而对维生素 的响应则显著减小, 其电流值降低至空白电极的十分之一 1 因此不仅 C 显著提高了灵敏度, 选择性也得到很大的改善 1 关键词 亚甲蓝 电子传递体 酶电极 1 介体酶电极是在八十年代中期以来酶电极研究领域中最为活跃的研究方向之一,近十年中, 有许多成功地研制介体酶电极的报道, 对化学修饰介体也有较多报道 1 从分子 结构考虑, 吩嗪、吩口恶嗪、吩噻嗪类化合物, 具有可逆的氧化还原性质和合适的氧化还原 电位, 均有可能作为化学修饰介体应用于酶电极中 1 本文报道用一种吩噻嗪类化合物亚 甲蓝作为化学介体对玻碳电极进行修饰, 并以此修饰电极为基础研制酶电极, 采用从香蕉 - 6中获得的组织材料为酶源, 研制成一种多酚氧化酶电极, 可测定 5 ×10ƒ的多巴 m o lL - 4胺, 而空白电极只能测得 1. 25×10ƒ检出限降低了 400 倍 1 对多巴胺测定有严重 , m o lL 干扰的抗坏血酸在此酶电极上的响应较空白电极降低一个数量级, 其影响显著降低 1 可 见利用亚甲蓝作为电子传递体研制酶电极是可行的 1 实验部分 1 仪器及试剂 ( () 江苏电分析型多功能伏安仪 2100型电化学分析仪 美国公司,21BA SA BA S M F A ) () () 仪器厂, 恒温搅拌装置自制, 伏安半微分仪自制1 - 3- 3() 1×10亚甲蓝水溶液; 0. 1磷酸盐缓冲溶液 = 7. 0; 1×10ƒƒƒ m o lL m o lL pH m o lL - 32 多巴胺水溶液; 5×10ƒ 抗坏血酸水溶液, 用碘量法标定; 聚丙烯酸丁酯2聚丙烯m o lL 3 4 酸甲酯乳液共聚物, 多酚氧化酶: 香蕉组织中含有丰富的多酚氧化酶, 将熟化至皮呈黑色的香蕉去皮, 取蕉肉捣烂, 离心分离即得含多酚氧化酶蛋白的清液, 储存于冰箱中保 存 1 2 修饰电极的制备 将玻碳电极面用 1金钢砂抛光剂在抛光皮上抛光, 然后依次在无水乙醇、去离Λm - 3子水中用超声波清洗, 凉干后用微量注射器吸取 5×10ƒ亚甲蓝水溶液滴于 1ΛL m o lL 电极表面, 30 后用去离子水洗去多余溶液 1s 3 修饰电极的伏安性能和催化性能研究 以 修 饰 电 极 为 工 作 电 极, A gA gC l 电 极 为 参 比 电 极, P t 电 极 为 辅 助 电 极, 在ƒ- 1 0. 1?磷酸盐缓冲溶液中, 于- 0. 5, + 0. 5范围内进行循环伏安扫描, 根据修 m o lL VV 饰电极表现出的伏安行为研究其电化学性质, 并分别以此电极测定多巴胺和抗坏血酸, 研 究该电极的催化性能 1 4 酶电极的制作及性能测定 将上述分离出的多酚氧化酶溶液和聚丙烯酸丁酯2聚丙烯酸甲酯共聚物乳液及水按1?1?2 的比例混匀, 滴加一滴于上述亚甲蓝修饰电极表面, 露置空气中, 待水分蒸发干 后即形成稳定的酶膜, 置于磷酸盐缓冲溶液中浸泡过夜待用 1 以此酶电极为工作电极, 在前述条件下循环伏安法测定多巴胺和抗坏血酸, 考察电极 的响应情况并判断其性能 1 结 果 及 讨 论 1 亚甲蓝修饰电极的循环伏安性能 及表面化学性质 经过对亚甲蓝修 饰层进行较为深 5 入的研究, 结果表明, 亚甲蓝是以双 分子聚合体的形式在玻碳电极表面吸 附, 具有良好的可逆氧化还原性质, 其 6 阴极和阳极过程的活化能分别为 26. 6ƒ和 57. 2ƒ吸附层 , kJ m o l KJ m o l 中的电子转移过程近似于半无限扩散 72 过程, ƒ= D c t Σd 0. 31. 这些事实表 明亚甲蓝吸附层具有较低的活化能, 但阴极和阳极过程略有不同, 且电子 传递速率不大, 因而其循环伏安特性 1 F ig. The Cyc l ic Vo ltamm e tr ic Curve of M e thy len e 表现出较明显的拖尾且存在峰电位差 Blue M od if ied Gla ss ic Carbon E lec trode 3 亚甲蓝修饰酶电极的性能 在 磷酸盐缓冲溶液中, 控制恒温 30?, 以亚甲蓝修饰多酚氧化酶电极分别测 7. 0 pH 定多巴胺和抗坏血酸, 与用玻碳电极测得的循环伏安电流进行比较, 结果表明, 用酶电极 - 6- 4可测定 5×10ƒ的多巴胺, 而用玻碳电极仅能测定 1125×10ƒ浓度, 检出限 m o lL m o lL 降低了 400 倍 1 在此电极上, 抗坏血酸的响应仅为玻碳电极的十分之一, 因此当抗坏血酸 - 4的浓度低于 215×10时, 基本不影响酶电极对多巴胺的测定 1ƒm o lL ( )2 3 F ig. 1 F ig. The curren t re spon se of dopam in e The chan ge of peak po ten t ia l of ( ) ( ) ( )2 1 2 an d a scorb ic ac id on m od if ied e lec-dopam in e an d a scorb ic ac id ) () (- - - - - - trode an d g la ss ic carbon e lec trode on m od if ied e lec trode an d g la s- ()— ) (—s ic carbon e lec trode 4 结论 基于上述实验事实, 作者认为亚甲蓝用作化学介体修饰酶电极中的电子传递体是可行的, 其良好的可逆氧化还原性质使其能在酶催化反应中作为电子受体并可在电极上迅 速地氧化再生, 使酶电极呈现出良好的分析性能 1 该酶电极对抗坏血酸的抗干扰能力较 强, 这对测定血样中的多巴胺显得特别重要 1 参考文献 1 C a ss A E G, D av is G, F ranc is G D , H ill H A O , H igg in s I J , A sto n W J , P lo tk in E V , Sco t t L D . . . , 1984, 56: 667and T u rne r A P FA na lC h em () 《中华人民共和国药典》, 1990 年版 二部, . 6432 p () 屠一锋, 刘 宇, 丁元晨. 分析化学, 1994, 22 9: 967 3 () 4 T u Y ifeng. A na . l L e t t. , 1993, 26 8: 1557 )( 5 屠一锋, 陶春红, 吴 莹. 高等学校化学学报, 审稿中 . . . . , 1981, 12: 4096 Sh a rp M and P e te r sso n M Jo f E lec t ro ana lC h em 7 , , , . . . ,1982, 21: D en ise rv ich P A b runa H D L e idne r C R M eye r T J and M u r ry R W Ino rgC h em 2153 Study of the Proper ty of M e thy len e B lue wh ile It is U sed a s an E lec tron Tran s it M ed ia tor in En zym e E lec trode T u Y ifen g, T ao C h u n ho n g ( )C ol leg e of, , , 215006C h em is t ry a n d C h em ica l E n g in ee rin g S u z h ou U n iv e rs ity S u z h ou A bstra c t T h is p ap e r stu d ie s th e ca ta ly t ic p e rfo rm an ce o f a M e th y len e B lu e m o def ied . , . g la ssic ca rbo n e lec t ro deO n th is b a sisa po lyp h eno l o x ida se e lec t ro de is p rep a redT h is - 65×10ƒ. 400 en zym e e lec t ro de can de te rm in e m o lL o f D op am in eT h e de tec t io n lim it is , t im e s low e r th an a gen e ra l g la ssic ca rbo n e lec t ro dew h ile th e in te rfe ren ce o f a r sco rb ic . ac id is o n e ten thSo th e p rop e r ty o f M e th y len e B lu e w h ile it is u sed a s an e lec t ro n t ran 2 .sit m ed ia to r o f en zym e e lec t ro de a re sa t isfac to ry , , Keyword s M e th y len e B lu eE lec t ro n t ran sit m ed ia to rE n zym e e lec t ro de