基于血红蛋白/纳米金修饰离子液体电极的电化学生物传感器

氧化还原蛋白质在工作电极上的直接电化学对于研究生命体系的电子转移机理,了解生命过程中的氧化还原机理,开发新型电化学生物传感器有着重要的意义~([1]).目前较多的工作是利用各种媒介体、促进剂和纳米材料修饰电极来实现蛋白质的直接电子转移.离子液体修饰电极(CILE)是以离子液体为修饰剂和粘合剂的一种新型化学修饰电极,在生物电分析化学已经应用.本文在CILE表面修饰纳米金用于血红蛋白的固定及其直接电化学行为的研究,取得了较好的结果.     

肌红蛋白在灿烂甲酚蓝修饰电极上的可逆电子传递反应

利用循环电位吸收法和电位阶跃计时吸收法在薄层电解池中研究了肌红蛋白在灿烂甲酚蓝(BCB)修饰电极上和BCB溶液中的电化学行为。实验表明肌红蛋白可以发生可逆的还原和氧化反应,完全还原和氧化分别需要20和100s, 氧化还原反应的标准速率常数被估算为5.6×10^-^4cm·s^-^1, 并且稳定性很好, 没有蛋白质变性反应发生。用光谱电化学方法测得该反应的标准电极电位和电子转移数与肌红蛋白相符。光电子能谱实验表明肌红蛋白没有吸附在BCB修饰电极上, 对BCB修饰电极促进肌红蛋白的电子转移机理作了初步探讨。     

铜锌超氧化物歧化酶(Cu2Zn2SOD)在汞电极上的吸附研究

金属氧化还原蛋白质的电化学行为作为生物电化学领域中一个重要的研究内容,受到了广泛的关注犤1～3犦,生物体系一些重要的反应均与基本电荷运动有关,如生物催化、神经传导、光合作用以及呼吸作用等均涉及到一些重要氧化还原蛋白质的氧化还原过程。利用电化学的基本原理和实验方法,不但能在生命体系和有机组织的整体水平上,更主要是能在分子和细胞水平上研究氧化还原蛋白质体系中的电子转移以及氧化态转化的化学本质和规律。铜锌超氧化物歧化酶(Cu2Zn2SOD)是一个二聚体,由两个等同的亚单位组成,每一个亚单位含有咪唑桥联的铜?和锌?离子,催…     

镥单酞菁和镥双酞菁电子转移过程的研究

本文用循环伏安法研究镥单酞菁和镥双酞菁在非水溶剂中的电化学行为,获得了相应的氧化还原反应半波电位E1/2,测定了其中四个氧化还原反应的电子转移速度常数ks。指出非水溶剂对镥单酞菁和镥双酞菁的电化学行为具有程度不同的影响。     

二茂铁基超支化聚氨酯的电化学性能

通过循环伏安法(CV)测定了二茂铁基超支化聚氨酯(HAPE-Fc)的电化学性能.结果表明:HPAE-Fc表现为单对氧化还原峰,在二茂铁接枝到超支化聚氨酯上以后,二茂铁基团依然保持着自身的氧化还原独立性,具有较强的电子转移速率,这是其具有电化学特性和催化作用的前提条件.通过分析扫描速率与HPAE-Fc电化学行为之间的关系,发现HPAE-Fc的电极过程既受扩散控制,同时也受电极反应的控制.     

硝基苯在离子液体EMimBF4中的选择性电还原

采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体EMimBF4中硝基苯在微铂电极上的选择性电还原特性. 研究结果表明, 硝基苯在铂电极上的电还原反应为双分子八电子三步骤电化学过程: 第一步反应为准可逆单电子转移步骤, 产生阴离子自由基; 第二步为二电子转移步骤, 并伴有随后的双分子不可逆自由基偶合反应和快速质子化及脱水反应, 主要产物为氧化偶氮苯; 第三步是二电子转移产生偶氮苯的过程. 通过控制电位, 可以选择性地合成氧化偶氮苯和偶氮苯; 在EMimBF4中, 硝基苯和水的浓度变化对电化学行为产生较大影响.     

去甲肾上腺素电极过程的圆二色谱电化学研究

现场圆二色薄层光谱电化学研究去甲肾上腺素的电化学氧化还原过程 .研究表明去甲肾上腺素 ( pH =7.0磷酸缓冲溶液中 )在玻碳电极上经历了不可逆的电化学氧化 ,且遵从后行化学反应 (EC)机理 ,去甲肾上腺素醌和去甲肾上腺素红的再还原遵从简单电子转移 (E)机理 .由双对数法获得去甲肾上腺素电化学氧化的式电位为E10’=0 .2 0V ,电子转移系数和电子转移数之积为αn =0 .38,标准复相电极反应常数k10 =1 .2× 1 0 -4 cm·s-1.去甲肾上腺素醌和去甲肾上腺素红的电化学还原反应参数分别为E2 0’=0 .2 5V ,αn =0 .37,k2 0 =4.4× 1 0 -5 cm·s-1和E3 0’=- 0 .2 5V ,αn =0 .33,k3 0 =1 .1× 1 0 -4 cm·s-1.     

薄层光谱电化学方法研究[Ag(lO_6)_2]~(7-)和[Cu(lO_6)_2]~(7-)的阴极还原

在碱性介质中只有少数氧化剂如Ag(Ⅲ)及Cu(Ⅲ)仍有较强的氧化性,因此研究Ag(Ⅲ)、Cu(Ⅲ)络合物阴极还原的电极电势、电子转移数及还原机理,对于深入了解它们作为氧化剂时的氧化还原特性是有帮助的.本文用薄层光谱电化学方法测定了二过碘酸合银(Ⅲ)、络离子在不同pH条件下还原反应的E~0′和电子转移数(n),并由此推断阴极还原反应机理,还用同样方法研究了二过碘酸含铜(Ⅲ)络离子的阴极还原.     

氮氧自由基研究 XVIII: 水溶液中哌啶氮氧自由基单电子氧化电极反应动力学参数的测定

氮氧自由基可作为电子给体或受体,与氧化剂或还原剂发生单电子转移反应,也能在电极上被氧化或还原。深入研究氮氧自由基的电化学行为,对于阐明氮氧自由基的电子转移反应机理有着重要的意义,以往,仅Suemmermann报道过哌啶氮氧自由基在乙腈溶液中单电子氧化电极反应的动力学参数。我们曾研究了哌啶氮氧自由基于水溶液中的电化学行     

苯胺类化合物的电化学氧化及随后化学反应

利用循环伏安法研究了二取代对苯二胺(1),四取代对苯二胺(2)和二取代氨基酚(3)三类化合物以及它们的衍生物的电化学行为及其氧化产物的随后不可逆脱氨反应。 1类化合物在任何pH下的电化学氧化均为一步双电子转移反应,2类化合物为二步单电子转移反应;3类化合物在酸性和中性范围为一步双电子氧化在碱性溶液中为二步单电子转移反应。文中定量求算了不可逆随后化学反应的表观水解速率常数k_f,并进行了讨论。     

氮氧自由基电催化氧化盐酸伪麻黄碱的电化学行为及其电化学动力学性质

运用循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)在玻碳电极(GCE)上研究了以氮氧自由基(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-哌啶-1-氧自由基,TEMPOL)为均相电子转移媒体电催化氧化盐酸伪麻黄碱(PEH)的电化学行为及其电化学动力学性质.研究结果表明,PEH在GCE上的电化学氧化过程十分迟缓,不易直接发生电化学氧化反应.而在TEMPOL存在时PEH在0.641 V处出现了一个不可逆的氧化峰,且峰电流大幅度增加,表明TEMPOL对PEH的电化学氧化具有良好的电催化作用.在5～1 000 mV/s扫描速度范围内,氧化峰电流(Ipa)与扫描速率平方根(v1/2)呈线性关系,此催化氧化反应是一受扩散控制的电极过程.测定了电催化氧化反应动力学参数:电子转移系数α为0.72,催化反应速率常数k为(2.26±0.05)×103(mol/L)/s.催化体系氧化峰电流与PEH浓度在2.0×10-5～2.0×10-3mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1.0×10-5mol/L.     

血红蛋白在碳纳米管修饰碳糊电极上的直接电化学行为

利用吸附法将血红蛋白(Hb)固定在碳纳米管修饰碳糊电极表面,制成稳定的固载Hb碳纳米管修饰电极,研究了Hb在碳纳米管修饰电极上的直接电化学行为.固载Hb的碳纳米管修饰电极在pH=7.0的PBS（磷酸盐缓冲溶液）中有一对相当可逆的循环伏安氧化还原峰,为Hb血红素辅基Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对的特征峰.式电位为－0.160 V(vs SCE),随扫描速度变化很小.电子转移数为1.021,近似为一个辅基发生电子转移.Hb在碳纳米管修饰电极表面的电子转移常数为0.0816 s－1,远大于亚甲蓝作媒介体时Hb的电子转移反应速率常数.应用于过氧化氢、三氯乙酸和硝基苯等的电催化还原,固定在碳纳米管修饰碳糊电极的血红蛋白表现出稳定且较高的催化活性.     

碳纳米管电极上辣根过氧化物酶的直接电化学

制备了碳纳米管修饰玻碳电极(CNT/GC).将辣根过氧化物酶(HRP)固定在CNT/GC电极表面,形成HRP-CNT/GC电极.研究了HRP的直接电子转移.实验结果表明,HRP在CNT/GC电极表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应,其循环伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰;式量电位E^0'几乎不随扫速(至少在20～100 mV/s的扫速范围内)而变化,其平均值为(-0.319±0.002) V (vs. SCE, pH 6.9); HRP在CNT/GC电极表面直接电子转移的速率常数为(2.07±0.56) s^-1;式量电位E^0'与溶液pH 的关系表明HRP的直接电化学是(1e+1H⁺)的电极过程.进一步的实验结果显示,固定在CNT/GC电极表面的HRP能保持其对H₂O₂还原的生物电催化活性,而且能快速地响应H₂O₂浓度的变化.本文制备碳纳米管修饰电极和固定酶的方法具有简单和易于操作等优点,可用于获得其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移.     

血红蛋白在纳米金修饰电极上的电化学研究

氧化还原蛋白在电极上的直接电化学研究不但能获得有关蛋白质和酶的热力学和动力学性质等重要信息,为开发新型生物传感器和生物反应器提供理论指导,而且对了解它们在生命体内的电子转移机理和生理作用机制具有重要意义。血红蛋白(Hb)是以血红素为辅基的蛋白质,在生物体中的主要     

碳纳米管促进氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移

将血红蛋白(Hb)、辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(GOx)分别固定在经碳纳米管修饰的玻碳电极(CNT/GC)上,制成Hb CNT/GC、HRP CNT/GC和GOx CNT/GC电极.Hb、HRP和GOx在CNT/GC电极表面均能发生有效和稳定的直接电子转移反应,其相应的循环伏安曲线均显示出一对几近对称的氧化还原峰;在60mV/s下,其式量电位E0'分别为-0.343V、-0.319V和-0.456V(vs.SCE,pH6.9),且不随扫速而变;以上三者在CNT/GC电极表面直接电子转移的表观速率常数ks依次为1.25±0.25、2.07±0.56和1.74±0.42s-1;根据式量电位E0'随缓冲溶液pH值的变化关系,确知在CNT/GC电极上,Hb或HRP发生的直接电化学遵从(1e+1H+)电极过程机理,而GOx发生的直接电化学反应则遵从(2e+2H+)机理.此外,固定在CNT/GC电极表面的Hb、HRP和GOx也同时表现出对各自底物的生物电催化活性.由本文制备的碳纳米管修饰电极及其固定生物蛋白质(酶)的方法具有简单、易于操作等优点,并可用于对其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移测试.     

氧化还原蛋白质的电荷传递及界面行为

本文综述了近年来氧化还原蛋白质电子传递与界面行为研究领域的最新进展.主要基于作者所在实验室并参考其他实验室的研究成果,总结了蛋白质与电极间的直接电子传递、蛋白质热力学和动力学性质、蛋白质的催化活性及其调节等相关领域的工作进展.近几年的研究表明,电化学技术已成为蛋白质研究的重要工具,对于氧化还原蛋白质的电子传递与界面行为的研究更是一种有效的技术手段.     

现场傅里叶变换-红外光谱及紫外-可见光谱电化学研究高氯酸四苯基卟啉合锰(Ⅲ)氧化还原机理

本文以现场透射傅里叶变换-红外光谱及紫外-可见光谱电化学方法,研究了高氯酸四苯基卟啉合锰(Ⅲ)在二氯乙烷溶液中电极氧化还原的机理,发现了红外及紫外—可见光谱电化学的证据,表明该锰(Ⅲ)卟啉的第一步还原反应的电子转移发生在金属中心上,生成锰(Ⅲ)卟啉,而第一步氧化反应是发生卟啉环上,生成锰(Ⅲ)卟啉环阳离子自由基。     

C60电化学还原的稳态性质研究

自1990年9月Kratschmer等报导了C_(60)的常量制备和提纯以来,有关C_(60)及其他富勒炭分子(Fullerens)的研究报导与日俱增,成为近三年来最为活跃的研究领域之一.由于C_(60)的特殊结构,在电化学行为上也表现出十分独特的反应性质,如容易实现多电子氧化还原反应,可逆加氢及能形成离子嵌入电极材料等.本工作采用微电极方法研究了C_(60)稳态极化行为,测定了C_(60)的扩散系数和反应电子数,并通过现场紫外可见光谱电化学方     

含硝基咔唑类有机电催化剂的合成及其对醇的电催化氧化（英文）

有机小分子的电催化氧化是催化领域的一个重要研究内容.通过醇的选择性氧化合成相应醛或酮类化合物在精细化学品和有机化学中间体的合成领域均具有十分重要的意义.有机电催化合成用电子代替强氧化还原剂,可以使反应在比较温和的条件下进行.但在直接电氧化合成反应中,电极表面容易生成有机聚合物膜,使电极钝化,电流效率急剧下降.而在电子转移媒质作用下的有机电催化反应不仅可以避免电极表面钝化,还可以控制目标产物的过度氧化.三芳胺类化合物是一类新型的电氧化还原媒质,由于其具有较宽的电化学氧化还原电位已引起研究者的广泛关注.咔唑类化合物相比于三芳胺类具有更好的平面性,使得取代基效应更为显著.咔唑类化合物被广泛作为荧光材料,但用于电化学方面的研究很少.本文通过在咔唑类化合物中引入具有强吸电子性的硝基以提高该类化合物的氧化电位,并将其作为有机电催化媒质,采用间接电化学氧化的方式,在室温下研究醇的电化学催化氧化反应,合成相应醛类化合物.我们合成了三种含硝基咔唑类有机电催化剂,通过~1H NMR对其结构进行了鉴定.采用循环伏安法测试了该类有机电催化剂的电化学氧化还原性能.发现取代基的电子效应对有机电催化剂的氧化还原电位及电化学氧化还原可逆性有很大的影响,供电子基(–OCH~3)的引入使氧化电位负移(0.717 V),吸电子基(–Br)的引入使氧化电位明显正移(1.282 V).同时,取代基的引入有效改善了有机电催化剂的电化学可逆性,从而可以作为有效的电氧化还原媒质应用于电化学氧化反应中.而当把化合物中的NO~2还原为NH~2后,咔唑类化合物的电化学氧化还原可逆性完全消失,表明硝基的引入对咔唑类有机电催化剂的电化学性能有很大的影响.循环伏安结果发现,在咔唑类硝基化合物的作用下,对甲氧基苯甲醇(p-MBzOH)的电化学氧化峰电位从1.350 V降至1.286 V,表明可以在较低电位下进行电解,有效降低了电氧化反应的能耗,同时氧化峰电流明显增加,说明该类有机电催化剂对p-MBzOH具有良好的电催化性能.随着p-MBzOH浓度的增加,氧化峰电流也明显增大,说明在咔唑类有机电催化剂的作用下,p-MBzOH可以在比较高的浓度下进行电化学氧化电解.通过对不同对位取代基的苯甲醇类化合物进行循环伏安研究,发现含硝基咔唑类化合物对具有较高氧化电位的反应底物均表现出良好的电催化氧化性能.在含硝基咔唑类有机电催化剂的氧化电位(1.28 V)和室温下,对不同浓度的p-MBzOH进行恒电位电解6 h,发现当催化剂的用量为底物的2.5 mol%时,p-MBzOH可以完全转化为相应的醛类目标产物.而且恒电位电解后分离回收的含硝基咔唑类有机电催化剂仍具有良好的电化学氧化还原可逆性.     

蒽醌/聚吡咯复合膜修饰电极的电化学行为和电催化活性

在水溶液中制备了掺杂蒽醌磺酸盐(AQS)的聚吡咯(PPy)/玻碳复合膜修饰电极,采用循环伏安法和旋转圆盘电极技术研究了该修饰电极在不同pH值溶液中的电化学行为以及在pH=5.5的磷酸盐缓冲溶液中对氧还原反应的电催化性能和动力学.结果表明,与裸玻碳电极相比,PPy膜的存在不仅降低了AQS的反应电位和峰电位差,而且增大了其氧化还原反应的峰电流,H2AQ/HAQ-氧化还原对的电离常数为9.5.AQS/PPy膜修饰电极上氧的还原主要是两电子还原为H2O2的不可逆过程,H2AQ对氧还原反应起主要催化作用,还原过程符合异相氧化还原催化机理.该修饰电极具有良好的电化学重现性.