電化學研究鋁及其納米Al₁₃對谷胱甘肽還原酶活性的影響

摘 要 采用滴涂法制備了碳納米管（MWNTs）/殼聚糖（CHIT）修飾玻碳電極（GCE），較為明顯的使還原型輔酶Ⅱ（NADPH）在裸GCE上的氧化電勢從700 mV降低到修飾電極上的380 mV，并且明顯增大了催化電流。氧化電流與NADPH濃度在0.08～2.60 mmol/L范圍內呈線性關系；檢出限為18.3 摘 要 采用滴涂法制備了碳納米管（MWNTs）/殼聚糖（CHIT）修飾玻碳電極（GCE），較為明顯的使還原型輔酶Ⅱ（NADPH）在裸GCE上的氧化電勢從700 mV降低到修飾電極上的380 mV，并且明顯增大了催化電流。氧化電流與NADPH濃度在0.08～2.60 mmol/L范圍內呈線性關系；檢出限為18.3 SymbolmA@

mol/L。利用此修飾電極，采用計時電流it法，在谷胱甘肽還原酶（GR）催化“氧化型谷胱甘肽＋NADPH”生成“還原型谷胱甘肽＋NADP＋”反應中，通過檢測NADPH在電極上催化電流的變化情況，分析了不同酸度和濃度下的Al3＋ 和nanoAl13的加入對GR酶促反應初速率V0、米氏常數Km及反應最大速率Vmax的影響。

關鍵詞 納米Al13； 谷胱甘肽還原酶； 還原型輔酶Ⅱ； 多壁碳納米管； 修飾電極

1 引 言

鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素。近年來，環境酸化使得大量鋁開始轉化為具有生物活性的硅酸鹽和氧化物形式。鋁對植物有致突變作用，抑制根部和芽部的生長，從而影響農作物產量\\。研究證明，鋁還能抑制糖酵解和許多基礎代謝中酶的活性，引發一系列神經性疾病\\。通過各種不同途徑進入人體并在體內積累的鋁已被認為是引起語言表達及記憶力喪失、軟骨病、貧血、肝臟疾病、帕金森癥、阿爾茲海默癥等疾病的重要毒性因子\\。不同形態的化合物具有不同的生物可給性。近年來的研究發現，鋁的納米化合物具有一定的毒副作用，因此其成為環境和生物分析化學中研究熱點 \\。

谷胱甘肽是一種非常重要的生物分子，是維持生物體內還原系統中最重要的小分子活性寡肽，參與氨基酸的吸收和轉運、維持細胞膜的完整性、抗氧化、解毒和高鐵血紅蛋白的還原作用等\\。谷胱甘肽有還原型（GSH）和氧化型（GSSG）兩種，在正常生理條件下GSH與GSSG的穩態比例為100:1。谷胱甘肽還原酶（GR）是一種核黃素蛋白，由于可以利用輔酶Ⅱ（NADPH）將GSSG催化反應成GSH，它是以GSH為媒介的過氧化物解毒過程中作為一種重要的酶參與體\\。酶活力測定最大的難題在于如何有效確定該反應的初速率，文獻多采用酶體系反應開始的最初一段時間（如30 s或是1 min內）NADPH在340 nm處的吸收變化進行計算\\。

碳納米管有著特殊的結構、電子特性及力學性質和極強的導電性能的研究表明，在電化學和生物傳感器領域得到廣泛應用\\。近年來，碳納米管能較好的提高輔酶電催化氧化的效率\\。本研究采用滴涂法制備碳納米管（MWNTs）/殼聚糖（CHIT）修飾玻碳電極，研究了不同條件下Al3＋和納米Al13對GR酶促反應的影響，避免了汞電極對生物樣品活性測定時的副作用。

2 實驗部分

2.1 試劑與儀器

CHI660B電化學工作站（上海辰華儀器公司）；三電極體系： 玻碳電極（GCE）為工作電極，鉑絲電極為輔助電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極；JASCO810圓二色譜儀（日本分光公司）。

GR（EC，1.6.4.2，在面包酵母中提取，Sigma公司）；人體血清（蕪湖市第二人民醫院提供）；GSSG（純度＞99.5%，Biosharp公司）；NADPH （純度>98%，Roche公司）；MWNTs（純度＞95%，直徑10～20 nm，長度5～15 m，深圳納米港有限公司）；三（羥甲基）氨基甲烷（國藥集團化學試劑有限公司）；高純氮；Al的儲備液由HCl溶解99.99%高純鋁粉水稀釋所制備，為防止Al3＋的水解和聚合，該溶液控制pH≤2。其它試劑均為分析純，實驗用水均為二次蒸餾水。