仿生膜内固定的多巴胺对抗坏血酸的氧化作用

    吴正岩 唐纪琳 汪尔康3

    (中国科学院长春应用化学研究所电分析化学开放研究实验室 ,国家电化学和光谱研究分析中心 ,长春 130022)

    摘 要 在玻碳电极表面上成功地构筑了一种仿生膜 ———磷脂浇铸膜。将多巴胺固定在膜内 ,研究了

    其对2. 0× 10

    - 3

    molP L 的抗坏血酸的催化氧化作用 ,抗坏血酸的氧化过电位被降低了大约260 mV。

    关键词 多巴胺 ,抗坏血酸 ,磷脂浇铸膜 ,双肉豆蔻磷脂酰胆碱

    2000209218收稿;2000212209接受

    1 引 言

    10多年前 ,Kunitake

    〔 1〕等发现将不溶于水的表面活性剂从有机溶剂中浇铸到固体表面上 ,待有机溶

    剂挥发以后 ,固体表面上可自发形成一种有序膜 ,这种膜是一个有序的双层膜的堆积体。若浇铸的表面

    活性剂为磷脂 ,由于双层磷脂膜是生物膜的一个基本结构单元 ,因此这种磷脂浇铸膜便具有许多类似于

    生物膜的性质〔 2〕,可看作是一种仿生膜。

    在20世纪 90 年代初 ,Rusling

    〔 3〕以及 Nakashima

    〔 4〕等便已经开始研究嵌入浇铸膜中的小分子的电化

    学行为 ,结果发现浇铸膜具有良好的电荷传输功能。随后 ,Rusling 等又研究了多种蛋白质 ,如肌红蛋

    白〔 5〕、细胞色素 P450cam

    〔 6〕等在浇铸膜内的电化学行为 ,均取得了良好的实验结果。目前 ,关于浇铸膜的

    研究已引起人们越来越多的关注。

    众所周知 ,抗坏血酸 (即维生素 C) 广泛存在于食品、药物及人体中 ,它能够参与许多生物体内的反

    应 ,是维持生命的重要成份之一。化学家们因此对生物体内抗坏血酸的研究及测定表现出极大的兴趣。

    各种测定方法也应运而生 ,例如光谱法〔 7〕、高效液相色谱法〔 8〕及电化学方法〔 9 ,10〕等。在抗坏血酸的电化

    学研究中 ,由于抗坏血酸在碳电极或金属电极上的氧化往往需要较高的氧化电位 ,因此在对抗坏血酸的

    检测过程中往往受到其它生物物质的干扰 ,降低抗坏血酸的氧化电位已成为众多电化学工作者研究的

    重点。在本文中 ,我们在玻碳电极表面上构筑了一种仿生膜2双肉豆蔻磷脂酰胆碱 (DMPC) 浇铸膜 ,并

    将多巴胺固定在膜内作为媒介体和催化剂 ,研究其对抗坏血酸的氧化行为。我们发现该方法可以有效

    地催化抗坏血酸的氧化 ,使之氧化电位降低了大约 260 mV ,同时 ,由于该反应在仿生的环境内进行 ,也

    为我们研究抗坏血酸在真正的生物体内的反应 ,提供了有益的帮助。

    2 实验部分

    2. 1 仪器

    采用美国 Cypress System 公司的 CS 21087电分析系统 (美国 Kansas大学的 T. Kuwana 教授赠送) ,使

    用三电极体系 ,工作电极为玻碳电极 (直径 4 mm) ,参比电极为饱和 AgP AgCl 电极 ,辅助电极为铂片电

    极。

    2. 2 试剂

    多巴胺、抗坏血酸、双肉豆蔻磷脂酰胆碱均购自美国 Sigma 公司 ,氯仿为分析纯经 3 次蒸馏后的高

    纯氯仿。磷酸盐缓冲溶液 (pH 7. 0) 包括 0. 005 molP L NaH2 PO4 ,0. 005 molP L Na2 HPO4 以及 0. 1 molP L

    NaCl。其它试剂均为分析纯 ,实验用水是经全石英蒸馏器蒸馏后 ,再经 Millipore Q 水处理系统 (美国

    Millipore 公司) 处理而得 (18. 2 M Ω· cm) 。

    第29卷

    2001年8月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究报告

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第8期

    881～8842. 3 样品制备及处理

    在抛光布上分别用直径为1. 0μm、 0. 3μm和0. 05μm的Al2O3 粉将玻碳电极仔细抛光 ,在去离子水

    中超声1 min后备用。将DMPC溶于氯仿中 ,使其浓度为2 gP L ,用微量进样器抽取 2μ L 该溶液 ,浇铸到

    玻碳电极表面上 ,然后用一个小烧杯罩住电极 ,放置约30 min 使氯仿挥发 ,从而在电极表面上获得稳定

    图1 修饰有DMPC浇铸膜的玻碳电极在 0. 01

    molP L 多巴胺溶液中的循环伏安曲线

    Fig. 1 Cyclic voltammogramof a glassy carbon (GC)

    electrode cast with dimyristoylphosphatidylcholine

    (DMPC) film in 0101 molP L dopamine solution

    缓冲溶液 ( buffer ) : 5 mmolP L 磷酸盐缓冲溶液

    (phosphate buffer) (pH 7. 0) 。扫描速度( scan rate) :20

    mVP s。

    的DMPC浇铸膜。

    本文中所有电化学实验均在室温及完全除氧条件下进

    行。

    3 结果与讨论

    3. 1 修饰了 DMPC浇铸膜的玻碳电极的电化学行为

    图1为修饰DMPC浇铸膜的玻碳电极在多巴胺溶液中

    的循环伏安曲线。由图可知 ,该电极显示出了不可逆的电

    化学行为 ,ΔEp 值约为 500 mV ......