赖氨酸修饰膜电极表面渗透性研究

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细胞膜渗透性的变化与生命活动息息相关,在抗癌药物研究,细胞电化学领域起到重要作用。氨基酸是组成蛋白质的基本单元,同时具有氨基和羧基,具有两性分子的特点。氨基酸修饰膜电极已经被广泛地用来研究生物传感、细胞固定、离子对等。本论文主要通过电化学氧化法在玻碳电极表面组装端基带有-COOH和-NH2的短链分子L-赖氨酸(C6H14N2O2,简称L-lysine),构筑赖氨酸修饰膜电极,通过改变溶液的pH、向溶液中加入二价阳离子Ca2+、改变孔道半径来进行赖氨酸修饰膜电极表面渗透性的研究。此外,将L-谷氨酸(C5H9NO4,简称L-Glu)通过电化学氧化的方法修饰在玻碳电极表面,制备Glu/Pt/GCE电极,用于葡萄糖的检测,提高了对于葡萄糖的催化氧化性能。本论文主要研究内容和结论如下:(1)利用电化学氧化法将赖氨酸组装在玻碳电极表面,利用交流阻抗谱(EIS)研究了组装圈数与膜表面孔道半径的关系。实验结果表明,通过改变循环伏安扫描周数能够改变赖氨酸膜电极表面的孔道半径,通过计算可知循环扫描4周、10周、14周、22周时,赖氨酸修饰膜电极表面的孔道半径分别为是4.0674,3.0121,2.6936,1.8936μm。(2)利用循环伏安法(CV)和交流阻抗谱(EIS)研究赖氨酸修饰膜电极表面渗透性随溶液pH的变化。实验结果表明,随着溶液pH的升高,赖氨酸修饰膜电极末端-COOH的解离程度的增大,从而使电极表面的负电荷密度会升高,导致Fe(CN)63-/4-在电极表面的传输速率减小,赖氨酸修饰膜电极表面的渗透性降低。(3)选择pH为10.01的溶液中研究二价阳离子Ca2+对于赖氨酸修饰膜电极表面渗透性的影响。在pH大于9.74(赖氨酸的等电点)后,赖氨酸膜末端的-NH3+解离出H+转变为-NH2,末端的-COOH基本完全解离为-COO-,避免膜表面未解离的羧基和带正电荷的铵根的影响。实验结果表明,由于钙离子与电极表面所带的-COO-所带电荷相反,会在膜表面的形成-COO-·Ca2+离子对,电极表面的荷负电性减弱,Fe(CN)63-/4-在赖氨酸修饰膜电极表面较快的传输,赖氨酸修饰膜电极表面的渗透性增强。(4)在不同孔道半径的赖氨酸修饰膜电极表面,结合离子对的方法,实现对赖氨酸修饰膜电极表面渗透性的调节。通过循环伏安模拟得到氧化还原探针的电子转移速率,可知:随着孔道半径的减小,Fe(CN)63-/4-在赖氨酸修饰膜电极表面的电子传输速率减小。综合以上数据,说明随着电极表面膜孔道半径值减小,赖氨酸修饰膜电极表面的渗透性降低。(5)制备Glu/Pt/GCE电极,用于葡萄糖的检测,实现了葡萄糖在电极表面的直接电子转移,并且对比Pt/GCE电极,制备的电极提高了葡萄糖的催化氧化性能,简单探讨了谷氨酸存在时的作用机制:可能是因为谷氨酸末端的羧基与葡萄糖中的羟基形成氢键,固定更多的葡萄糖在电极表面,增大了Pt催化氧化葡萄糖的量,因此起到了提高催化葡萄糖的性能。
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