具有生物活性的植物小分子电化学研究

摘要

植物是生物界中的一大类，可以分为藻类、苔藓、蕨类和种子植物等，有35万多种。植物体内有许多生物活性物质，例如：酸类有：香草酸、肉桂酸、乙酸、吲哚乙酸、氢氰酸等；碱类有：奎宁、小檗碱、核酸嘌吟等；醌类有：胡桃醌、金霉素等；除此以外还有萜类、甾类、醛、酮、卟啉等。从植物的根、茎、花、皮、叶或果实中制取的大多数植物药物针对性强，毒副作用小，是临床上药品的主要来源之一。例如从银杏叶中分离的银杏黄酮，从麻黄草中分离的麻黄碱，从卡瓦胡椒根中分离的卡瓦内酯，从马钱子中分离的士的宁及从金鸡纳树皮中分离的奎尼丁等。 因此对植物中生物活性小分子的研究有着重要的意义。 电化学方法作为一种快速、简便而且具有较高灵敏度的实时原位方法，用于研究生物活性小分子的电子传递过程，不仅可以测定其基本的热力学和动力学参数，而且可以揭示生物体系中电子转移机理。因此，电化学方法被广泛应用于对植物中生物活性小分子的研究。碳纳米管所展示出的优异性能预示着它在生物医学工程领域具有广泛的和诱人的应用前景，而将碳纳米管应用于植物中生物活性小分子的研究对于揭示植物体系中电子转移机理、了解植物体内的能量转换和物质代谢、了解植物中生物活性分子的结构和各种物理化学性质及与功能之间的关系具有重要的现实意义。将碳纳米管作为电极材料应用于电化学研究，从而使进一步提高电化学方法的灵敏度成为可能。 有鉴于此，本文制备了多壁碳纳米管修饰的玻碳电极，并分别研究了植物激素吲哚乙酸和植物中活性小分子大黄素在玻碳电极和多壁碳纳米管修饰的玻碳电极上的电化学行为。结果发现，多壁碳纳米管能够有效地催化吲哚乙酸和大黄素的电化学行为。与玻碳电极相比，多壁碳纳米管修饰的玻碳电极用于研究吲哚乙酸时不会钝化，仍然可以保持良好的活性。而用于研究大黄素时发现大黄素在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学氧化还原过程是2个电子和2个质子的过程，并计算得到实验条件下大黄素的扩散系数。同时由于使用了多壁碳纳米管可以显著的提高峰电流，并且催化后的不可逆氧化峰的峰电流与大黄素浓度在一定范围内呈线性关系，从而可以用于大黄素的检测。通过该方法测得的大黄素样品浓度与通过光度法测得的结果一致，说明修饰电极的检测结果是准确可靠的。这一研究为大黄素的检测提供了一种新的可能途径。