電化學(xué)研究鋁及其納米Al₁₃對(duì)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(shì)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(nèi)呈線性關(guān)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(shì)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(nèi)呈線性關(guān)系；檢出限為18.3 SymbolmA@

mol/L。利用此修飾電極，采用計(jì)時(shí)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(yīng)中，通過檢測(cè)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(duì)GR酶促反應(yīng)初速率V0、米氏常數(shù)Km及反應(yīng)最大速率Vmax的影響。

關(guān)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(huán)境酸化使得大量鋁開始轉(zhuǎn)化為具有生物活性的硅酸鹽和氧化物形式。鋁對(duì)植物有致突變作用，抑制根部和芽部的生長(zhǎng)，從而影響農(nóng)作物產(chǎn)量\\。研究證明，鋁還能抑制糖酵解和許多基礎(chǔ)代謝中酶的活性，引發(fā)一系列神經(jīng)性疾病\\。通過各種不同途徑進(jìn)入人體并在體內(nèi)積累的鋁已被認(rèn)為是引起語(yǔ)言表達(dá)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(tài)的化合物具有不同的生物可給性。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，鋁的納米化合物具有一定的毒副作用，因此其成為環(huán)境和生物分析化學(xué)中研究熱點(diǎn) \\。

谷胱甘肽是一種非常重要的生物分子，是維持生物體內(nèi)還原系統(tǒng)中最重要的小分子活性寡肽，參與氨基酸的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)、維持細(xì)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?xiàng)l件下GSH與GSSG的穩(wěn)態(tài)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(yīng)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(cè)定最大的難題在于如何有效確定該反應(yīng)的初速率，文獻(xiàn)多采用酶體系反應(yīng)開始的最初一段時(shí)間（如30 s或是1 min內(nèi)）NADPH在340 nm處的吸收變化進(jìn)行計(jì)算\\。

碳納米管有著特殊的結(jié)構(gòu)、電子特性及力學(xué)性質(zhì)和極強(qiáng)的導(dǎo)電性能的研究表明，在電化學(xué)和生物傳感器領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(duì)GR酶促反應(yīng)的影響，避免了汞電極對(duì)生物樣品活性測(cè)定時(shí)的副作用。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑與儀器

CHI660B電化學(xué)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(yī)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(zhǎng)度5～15 m，深圳納米港有限公司）；三（羥甲基）氨基甲烷（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；高純氮；Al的儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。