碳糊电极上生物大分子及金属离子的电化学研究

摘要

研究生物大分子的伏安行为是生物电化学的重要内容,蛋白质和DNA(Deoxyribonucleic acid)是生物体的重要组成部分,用电分析化学对蛋白质和DNA进行分析研究越来越受到重视,寻找高效灵敏的DNA和蛋白质的电化学探针对生化分析和食品分析有着重要的意义。
　　 本文共分五部分,第一部分阐述了碳糊电极的发展应用,修饰碳糊电极的修饰方法,修饰剂的作用类型,电化学常用的测定方法,DNA、蛋白质和微量铝的研究意义及研究进展以及XO(Xylenol orange)和EBT(Eriochrome Black T)的物理化学性质。
　　 第二部分以电化学法和光度法对铬黑T与DNA的相互作用进行了研究。结果表明铬黑T能与DNA相互作用产生一有电化学活性的络合物。实验最佳扫速为0.1V/s,以3.0mLpH为4.56的B-R缓冲液为最佳支持电解液。在优化条件下,DNA浓度在0.001～0.01g/L范围内,峰电流△ip与DNA浓度呈线性关系,线性方程为△iP(μA)=416.8C(10-3g/L)+1.227,检测限为0.0005g/L。实验还探讨了EBT和DNA的结合机理并用光度法对其结合机理进行了验证。
　　 第三部分以电化学法和光度法对铬黑T与牛血清白蛋白的相互作用进行了研究。研究表明:在pH=5.29的(Britton-Robinson,B-R)缓冲液中,EBT有两氧化峰和两还原峰,加入BSA(Bovine serum albumin)后EBT峰电位不变,峰电流下降,据此建立了一种测定BSA的电分析方法。在优化条件下,峰电流下降值与所加的BSA量在2.0×10-6～1.0×10-3mol/L、2.0×10-6～6.0×10-7mol/L和6.0×10-7～5.0×10-8mol/L范围内呈线性响应,检测限为1.0×10-9mol/L。通过测定BSA引入前后的一些电化学参数,推测EBT与BSA.相互作用生成了一种非电活性的超分子化合物,并且探讨了BSA与EBT的结合反应机理。
　　 第四部分以Cu(Ⅱ)-Ac-二元配合物为电化学探针,采用线性扫描溶出伏安法测定牛血清蛋白。牛血清蛋白能使Cu(Ⅱ)的溶出峰变小,峰电位不变。在优化条件下,峰电流下降值与所加的BSA量在1.0×10-7mol/L～1.0×10-9mol/L范围内呈线性响应,检测限为1.0×10-9mol/L。线性方程为△iP(μA)=1.1732C(10-7mol/L)+1.5993。该方法测量牛血清蛋白灵敏度高。
　　 第五部分用电化学的方法研究了二甲酚橙与铝的相互作用,二甲酚橙本身不能在电极表面进行吸附,当往二甲酚橙体系中加入Al(Ⅲ)时,循环伏安法扫描出现一个不可逆的还原峰,该还原峰电流的大小与Al(Ⅲ)浓度在1.0×10-6mol/L,～1.0×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系。线性方程为iP(μA)=8.8171+17.468 C(10-7mol/L),相关系数r=0.9902,检出限为9.0×10-8mol/L。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:论文使用的缩写说明

1 绪论

1.1 碳糊电极

1.1.1 碳糊电极的发展

1.1.2 修饰碳糊电极

1.1.3 化学修饰剂的作用类型

1.2 电化学研究方法

1.2.1 电位阶跃技术

1.2.2 线性扫描技术

1.2.3 极谱分析技术

1.3 研究进展分析

1.3.1 蛋白质的定量分析方法研究进展

1.3.2 脱氧核糖核酸(DNA)的电化学研究

1.3.3 微量铝的测定意义方法及研究进展

1.4 铬黑T与二甲酚橙的性质简介

1.4.1 铬黑T

1.4.2 二甲酚橙

2 碳糊电极上DNA与铬黑T的相互作用

2.1 实验方法与药品

2.1.1 仪器与试剂

2.1.2 碳糊电极的制备

2.1.3 实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 铬黑T的电化学行为及其与DNA的相互作用

2.2.2 实验条件的选择

2.3 线性方程

2.4 干扰物质

2.5 模拟样的检测

2.6 结合分光光度法验证DNA与EBT的作用机理

2.7 小结

3 电化学法研究蛋白质与铬黑T的相互作用

3.1 实验部分

3.1.1 仪器和试剂

3.1.2 电极制备和处理

3.1.3 实验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 EBT在碳糊电极上的电化学行为

3.2.2 EBT与BSA的相互作用

3.2.3 EBT与BSA作用条件探讨

3.3 样品测定

3.3.1 线性范围和检测限

3.3.2 干扰物质的影响

3.3.3 模拟样品测定

3.4 电化学参数的测定

3.4.1 电荷转移系数α

3.4.2 扩散系数D

3.4.3 电极反应速率常数Kf

3.5 EBT与BSA结合机理的探讨

3.6 小结

4 以Cu(Ⅱ)-Ac-二元配合物为电化学探针测定牛血清蛋白

4.1 实验部分

4.1.1 仪器和试剂

4.1.2 实验方法

4.1.3 电极制备和处理

4.2 结果与讨论

4.2.1 Cu(Ⅱ)的阳极溶出过程

4.2.2 Cu(Ⅱ)-Ac-二元配合物与BSA的相互作用

4.2.3 最佳实验条件探讨

4.2.4 干扰试验

4.3 Cu(Ⅱ)-Ac-对牛血清响应的标工作曲线

4.4 模拟样品测定

4.5 小结

5 电化学法研究二甲酚橙与铝的相互作用

5.1 实验部分

5.1.1 仪器与试剂

5.1.2 电极制备和处理

5.1.3 铝标准储备液的配置

5.1.4 实验方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 铝与XO作用的循环伏安图

5.2.2 测定铝条件的选择

5.2.3 干扰试验

5.3 线性方程

5.4 机理研究

5.5 样品测定

5.6 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

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