玻碳修饰电极上的可逆氧化.pdf

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1、第27卷第9期应用化学Vo1．27No．92010年9月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYSep．2010对苯二胺在血红蛋白／聚-谷氨酸／玻碳修饰电极上的可逆氧化李敏杨昌英周文凯朱敏(三峡大学化学与生命科学学院宜昌443002)摘要采用电聚合法在玻碳电极(GCE)表面得到导电性能良好的聚￡-谷氨酸(PGA)薄膜，通过共价键合法将血红蛋白(Hb)固定于电极表面得到稳定且具有催化活性的Hb／PGA／GCE修饰电极，将其用于对苯二胺(PPD)的可逆氧化。修饰电极交流阻抗及血红蛋白直接电化学实验表明，血红蛋白成功地固定于电极表面，保持良好的电催化活性，能有效催化H：0

2、的还原。PPD在电极上表现为受吸附控制的准可逆氧化还原反应，，／约为1．02，电极没有明显的钝化现象。氧化还原峰电流与PPD的浓度均呈良好的线性关系，．，(A)=3．124+0．705cPPD(mmol／L)(r=0．9973)。H2O的存在使PPD氧化还原峰型更对称，可逆性更好，表明体系中PPD氧化与过氧化酶催化途径一致。关键词血红蛋白，聚J已-谷氨酸，对苯二胺，可逆氧化中图分类号：O646．5文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)09-1093-06DOI：10．3724／SP．J．1095．2010．90783对苯二胺(p—Phenylenediamine，PPD)是

3、最简单的芳香二胺之一，易氧化，应用于染发剂中，使用时加H0：促进其氧化，氧化后成黑褐色，附着于头发上而染色，同时已证实PPD与皮肤接触而产生毒性¨。近年来，关于对苯二胺在不同条件下的氧化途径及产物研究较多，大多认为其氧化产物以低聚体为主，其氧化是不可逆的4。。对苯二胺在一定条件下可经化学或电化学聚合成导电或不导电的聚合物，对苯二胺在电极体系中连续扫描会导致氧化物(聚合态)沉积在电极上而使电极钝化J。但在酶催化作用下，其氧化机制有所不同，如焦奎等认为辣根过氧化酶能使HO氧化对苯二胺生成5．二胺基．N，Ⅳ．二一氨基苯-2，5一环己二烯一l，4一二亚胺。Hebert等研究对苯二胺的电化学氧化时，

4、在含有对苯二胺的电解质溶液中加入漆酶，可以观察到可逆的氧化还原峰，实现了对苯二胺的可逆氧化。因此对苯二胺在氧化还原体系中可作为调节剂，在氧化酶和电极间用作电子传递的还原介质。血红蛋白(Hb)具有类酶的性质，可以通过其电子转移活性实现电催化，经常用于H：O【lm⋯、胆固醇¨的检测。但不同的固定方法直接影响其电子转移活性，目前主要的固定方法包括物理吸附法和化学法[13-14]。本文借助电沉积一谷氨酸形成导电聚￡-谷氨酸(PGA)薄膜，采用共价键合方法，将血红蛋白固定于玻碳电极表面，实现了血红蛋白催化对苯二胺稳定的可逆氧化还原。1实验部分1．1仪器和试剂AUTOLAB-PGSTAT12型电化学工

5、作站(荷兰ECOChemie公司)，电化学测试采用三电极系统：固定血红蛋白的玻碳电极(=2am，天津爱达公司)作为工作电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂电极为对电极(上海罗素科技有限公司)；U-3010型紫外可见分光光度计(日本日立公司)。牛血红蛋白(Hb，Sigma产品)，由上海玉博生物科技有限公司供应；盐酸1一乙基-3一(3一二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC，99％)，购自上海共价化学科技有限公司；对苯二胺(PPD)、L_谷氨酸(LGA)及其它试剂均为分析纯。以pH=7．2的PBS缓冲液为电解质。所有溶液均用二次蒸馏水配制。2009—11-26收稿，2010-03—10修回湖北

6、省自然科学基金创新群体(2007ABC008)、宜昌市科学技术研究(A09302)资助项目通讯联系人：杨昌英。女，博士，教授；E—mail：yangcyl2@gmail．corn；研究方向：化学生物学1094应用化学第27卷1．2Hb／PGA／GCE修饰电极的制备玻碳电极经48～75ixm的氧化铝浆在麂皮上抛光至镜面，二次水洗净，依次用丙酮、无水乙醇、双蒸水超声洗涤2min，并在Piranha溶液((H2sO)：V(H2O)=3：1)中煮沸5min，彻底洗净。在1mol／LHSO中循环伏安法活化，扫描范围0—1．5V，扫描速率为100mV／s，扫描(20圈)直至达到稳定的循环伏安图为止。电

7、聚合在含有2．7×10mol／L的一谷氨酸的磷酸缓冲溶液(PBS)(pH=7．2)电解质溶液中进行。采用循环伏安法，扫描区间一0．8～1．8V，扫描速率为100mV／s，扫描l0圈。聚合完成后，电极彻底洗净，N气吹干，置人0．5mmoL／LHb和0．01mol／LEDC的混合溶液放置，12h取出，以质量分数5％十二烷基硫酸钠(SDS)溶液彻底洗净，N气吹干，备用。1．3电极电化学表征电极固定血红蛋白的过程由交流阻抗测试进