儿茶素和氨基巯基噻二唑对神经递质的电催化及电分析研究

摘要

本文选取与人类饮食密切相关的两种植物生理活性成分—然产物儿茶素(CA)和人工合成物2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)—为研究对象,采用电化学方法研究其对三种生命活性分子—多巴胺(DA)、五羟色胺(ST)和抗坏血酸(AA)—的电子传递过程的影响,并尝试在此基础上发展用于检测这些生命分子的生物电化学传感器。
　　 儿茶素分子带有多个可氧化的酚羟基,经焙制的茶叶中儿茶素通常已被氧化聚合为多种低聚体。AMT分子含有可氧化的氨基和硫醇基团(同样存在于一些生命分子如酶、蛋白质中),易被活性氧组分氧化而发生聚合。基于这些考虑,分别将CA和AMT电氧化沉积到电极表面上,再将得到的修饰电极用于DA,ST和AA的电子传递过程的电化学测量。
　　 以活化的碳糊电极(ACPE)为基底,将CA电氧化聚合到基底表面,制作了修饰电极PCA/ACPE,得到了该电极的优化制备条件:缓冲介质为生理pH值(7.4)的磷酸盐溶液,CA浓度1.0 mmol·L-1,扫描电势范围-0.2-1.6 V(vs.Ag/AgCl/Kclsat),扫描速率50 mV s-1,循环次数15圈。伏安测试表明,所制备的CA聚合膜对ST有最强的吸附富集作用,但对DA的氧化具有最强的电催化活性,对ST次之,而对AA则没有电催化作用。有趣的是,对DA的电催化效应也是在生理pH介质中最强。采用微分脉冲伏安法在PCA/ACPE上对DA和ST进行同时检测,结果表明,DA和ST的最低检测限分别为30和70nmol·L-1。采用安培法在PCA/ACPE上对DA和ST进行检测时,浓度范围为10-780 nmol·L-1和30-2340 nmol·L-1,电流灵敏度分别为10.29和4.81nA·(nmol·L-1)-1·cm-2,最低检测限分别为0.5和3 nmol·L-1。将该传感器应用于实际样品的检测,效果良好。
　　 将AMT单体电聚合在CPE表面上,制成了修饰电极PAMT/CPE。电极的制备条件为:支持电解质为0.1 mmol·L-1H2SO4溶液,AMT浓度0.5 mmol·L-1,扫描电势范围-0.2-1.7 V,扫描速率50 mV·s-1,循环次数100圈。所制备的PAMT膜对DA,ST和AA都没有明显的吸附富集作用,但对三种分子的氧化都具有很强的电催化作用。由于聚合膜的电中性,与被检测离子之间不存在静电吸引作用,使电极具有良好的抗污性能。将此电极用作安培传感器,AA,DA和ST的电流灵敏度分别高达1.92,3.76和7.00 nA·(nmol·L-1)-1·cm-2,线性范围分别为:0.025-1.95μmol·L-1,0.02-1.56μmol·L-1,0.02-1.56μmol·L-1,最低检测线分别为1.5,0.7和0.4 nmol·L-1。将PAMT/CPE用于对药物中AA,DA和5-HT三种共存成分的连续检测,结果满意。
　　 综上所述,儿茶素和氨基巯基噻二唑的氧化聚合物对DA和ST两种神经递质的电子传递过程都有显著的促进作用,这对研究它们尤其是儿茶素对人体神经系统的作用有重要参考价值。基于这种作用,制作的两种生物电化学传感器具有良好的灵敏度和稳定性,可望应用于临床医学与生命科学领域。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:符号清单、图表目录

致谢

第一章 绪论

1 儿茶索简介

1.1 儿茶素概述

1.2 儿茶素类化合物的结构

1.3 儿茶素类化合物的理化性质

1.4 儿茶素类化合物的药理特性

1.5 儿茶素电化学研究现状及展望

2 噻二唑简介

2.1 噻二唑类化合物概述

2.2 噻二唑类化合物的用途

2.3 噻二唑类化合物在电化学分析方面的研究现状及展望

3 聚合物膜修饰电极

4 生物活性分子的检测

5 本选题的目的、意义及研究思路

第二章 五羟色胺在固体碳糊电极上电化学行为

1 引言

2 实验部分

2.1 实验仪器与试剂

2.2 溶液的配制

2.3 石墨—石蜡圆盘电极制作

2.4 实验方法

3 结果与讨论

3.1 五羟色胺在CPE电极上大范围扫描的CV曲线

3.2 pH值对五羟色胺循环伏安峰的影响

3.3 富集时间对5-羟色胺CV峰的影响

3.4 富集电势对五羟色胺CV峰的影响

3.5 扫描速度对五羟色胺CV曲线的影响

3.6 浓度对五羟色胺CV峰的影响

3.7 五羟色胺微分脉冲伏安(DPV)曲线

4 本章小结

第三章 PCA/CPE上三种生物分子的电催化氧化及电分析

1 引言

2 实验部分

2.1 化学药品和溶液

2.2 电极制备

2.3 实验仪器和实验步骤

2.4 CPE的活化

3 结果和讨论

3.1 电极修饰条件优化

3.2 比较CA/ACPE,ACPE,CPE的电催化作用

3.3 pH的作用

3.4 富集时间的作用

3.5 浓度的作用

3.6 在PAMT/sCPE上DA和ST的安培法检测

3.7 分析应用

4 本章小结

第四章 PAMT/ACPE上三种生物分子的电催化氧化及电分析

1 引言

2 实验部分

2.1 化学药品和溶液

2.2 电极制备

2.3 实验仪器和实验步骤

3 结果和讨论

3.1 比较PAMT/sCPE和裸sCPE的电催化作用

3.2 pH,富集时间,富集电势,浓度的影响

3.3 在PAMT/sCPE上AA,DA和ST的安培法检测

3.4 分析应用

4 小结

第五章 总结

参考文献

研究生期间发表的论文