氨基酸修饰玻碳电极表面离子通道行为的研究

摘要

化学修饰电极是电化学和电分析化学中一个重要的研究领域，是当今研究的热点之一，有广阔的应用前景。本论文运用简便、条件易控的电化学氧化方法分别将具有一定生物信号识别功能的氨基酸(甘氨酸、天冬氨酸和赖氨酸)分子化学键合组装到碳材料表面成膜，基于分子修饰碳电极表面普遍存在一定的针孔缺陷即电极表面氨基酸分子之间的空隙的特点，构造碳电极表面离子通道，使该电极表面膜行为呈现离子通道性能，这将对碳表面改性的研究尤其改善心脏瓣膜材料表面血液相容性研究提供重要参考价值，对于改善现有的以碳为基体的生物医学材料的表面性质具有重要的意义。本论文的主要结论如下： 1.用电化学氧化法分别将甘氨酸、天冬氨酸和赖氨酸修饰在玻碳电极表面，形成稳定的单分子膜。但形成的单分子膜不完全致密，膜表面存在氨基酸分子之间空隙式的针孔缺陷，这为形成离子通道提供了材料基础。得出形成离子通道的最佳修饰条件为：扫描电压0.5～2.0V，扫速10mv/s，扫描周数3周。 2.通过电化学研究中典型的探针离子Fe(CN)63-/4-分别在三种氨基酸修饰玻碳电极上的电化学氧化还原反应循环伏安行为的不同，研究了修饰电极表面膜的电化学性质。实验表明，氨基酸修饰电极表面形成了离子通道，且不同氨基酸膜电极表面离子通道行为有差异。 3.通过改变溶液的pH，研究不同pH下三种氨基酸修饰玻碳电极表面的离子通道行为。发现随pH的降低，三种氨基酸修饰玻碳电极表面离子通道开启程度都逐渐增大；随pH的增加，三种氨基酸修饰玻碳电极表面离子通道开启程度都逐渐减小。但三种氨基酸修饰玻碳电极对pH的改变响应幅度不同。 4.在Fe(CN)63-/4-溶液中加入不同浓度的Ca2+，研究不同Ca2+浓度对三种氨基酸修饰玻碳电极表面的离子通道行为的影响。发现随Ca2+浓度的增大，三种氨基酸修饰玻碳电极表面离子通道开启程度都逐渐增大；随Ca2+浓度的减小，三种氨基酸修饰玻碳电极表面离子通道开启程度都逐渐减小。但三种不同氨基酸修饰玻碳电极对Ca2+浓度的响应幅度不同。 5.将三种修饰电极在不同条件下的离子通道行为对比，分析离子通道行为的相似性和差异性。三种修饰电极离子通道行为的相似性是基于氨基酸修饰电极表面离子通道的形成机理相同。三种修饰电极离子通道行为的差异性是由于修饰在玻碳电极表面的氨基酸分子结构不同。

目录

文摘

英文文摘

首都师范大学位论文原创性声明及首都师范大学位论文授权使用声明

第一章前言

引言

一生物医学材料简介

二化学修饰玻碳电极简介

三人工心脏瓣膜简介

四氨基酸

五离子通道

六选题意义

第二章玻碳电极上离子通道的形成及其性能

第一节玻碳电极上甘氨酸单层膜的制备及其电化学性质

第二节玻碳电极上天冬氨酸单层膜的制备及其电化学性质

第三节玻碳电极上赖氨酸单层膜的制备及其电化学性质

本章小结

第三章三种氨基酸膜电极离子通道行为的比较

第四章总结

参考文献

附录 作者在硕士期间的论文发表

致谢