基于碳纳米材料电化学酶传感器的药物抑制评价研究

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电化学传感器是基于待测物的电化学性质,将待测物化学量转变成电学量进行传感检测的一种传感器。因其具有检测速度快、操作简便、选择性高、价格低廉、仪器设备简单等特点,在医学、食品、环境等领域得到了广泛的应用。电化学酶传感器不仅具有电化学传感器的优点,而且电化学酶传感器可以为葡萄糖氧化酶(GOD)、细胞色素P450(CYP)酶等提供可以循环的电子以代替昂贵而且脆弱的还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。文中构建了三种以碳纳米材料为基础的电化学酶生物传感器,分别是以碳量子点还原氧化石墨烯(CDs-rGO)复合材料为基底的葡萄糖氧化酶传感器、以羧基化多壁碳纳米管(c-MWCNTs)为基底的CYP2C9酶传感器、以羧基化多壁碳纳米管为基底的CYP2D6酶传感器。本文主要研究内容如下:(1)以β-环糊精和氧化石墨为原料通过水热法一步合成了碳量子点还原氧化石墨烯(CDs-rGO)复合材料。将它修饰于玻碳电极(GCE)后,再通过共价作用固定葡萄糖氧化酶,最后用0.5%Nafion溶液固封电极,由此制备了Nafion/GOD/CDs-rGO/GCE电化学酶传感器。采用循环伏安法(CV)研究了此酶传感器的直接电化学行为,表明碳量子点还原氧化石墨烯复合材料具有良好的导电性能和生物相容性,该传感器的表观电子转移常数为1.14 s-1;采用微分脉冲伏安法(DPV)测定了0.1 M pH 7.0的磷酸缓冲溶液(PBS)中葡萄糖的含量,线性范围为110 mM,检出限为0.52 mM。(2)利用H2SO4∶HNO3(体积比3:1)在多壁碳纳米管上成功引入了羧基。将制备的羧基化多壁碳纳米管修饰于玻碳电极,再通过共价键作用,将CYP2D6组装在电极上,最后用0.5%Nafion溶液固封,制备了Nafion/CYP2D6/c-MWCNTs/GCE传感器。采用CV法研究了它的直接电化学行为,表明羧基化多壁碳纳米管不仅具有良好的电性能,而且能为CYP2D6酶提供一个适宜的微环境,该传感器的表观电子转移常数为1.30 s-1;同时用DPV法研究了在含有20μM右美沙芬的PBS(0.1 M,pH 7.4)溶液中,几种抗抑郁药(帕罗西汀、氟西汀、舍曲林、氟伏沙明)对CYP2D6酶活性的影响。几种抗抑郁药物对CYP2D6抑制能力表现为帕罗西汀(IC50 1.8μM)>氟西汀(IC50 3.9μM)>舍曲林(IC5010μM)>氟伏沙明(IC50 22.8μM)。(3)利用H2SO4∶HNO3(体积比3:1)制备了羧基化多壁碳纳米管,以它为基底成功制备了CYP2C9/c-MWCNTs/GCE电化学酶传感器。研究了此传感器的直接电化学行为,结果表明羧基化多壁碳纳米管能促进CYP2C9酶活性中心与电极之间的直接电子转移,其表观电子转移常数为2.17 s-1。采用DPV法探究了此传感器在含有200μM甲苯磺丁脲的PBS(0.1 M,pH 7.4)溶液中几种保健品功能性因子(黄岑苷、木犀草素、芦丁、槲皮素、姜黄素、黄岑素、葛根素)对CYP2C9酶活性的影响。结果表明,黄岑苷、木犀草素、芦丁、槲皮素、姜黄素、黄岑素、葛根素的IC50值依次为5.54μM、5.96μM、9.30μM、12.05μM、18.39μM、19.51μM、187.88μM。
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