模拟生物膜的电化学研究

本文简要评述了生物膜领域的发展过程及研究现状，介绍了关于生物膜的一些基本性质和理论。采用电化学方法对支撑双层磷脂膜（s-BLM）、杂化双层磷脂膜（HBM）、磷脂浇铸膜（Cast lipid film）等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要如果如下：1. 在玻碳（GC）电极表面制备了磷脂浇铸膜，并以此膜为生物膜的模型研究了多巴胺对NADH的催化氧化。多巴胺是通过将电极浸在多巴胺溶液中约10个小时，从而固定的磷脂膜内的。在pH = 7.0的磷酸缓冲溶液中获得了膜内多巴胺对NADH的催化氧化行为，发现氧化电流随着扫描圈数的增加而逐渐增大，并最终到达一个稳态，这是一个比较新的现象。同时，与NADH的裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约130 mV，2 × 10~（-3）mol/L的NADH的扩散系数为6.7 × 10~（-6）cm~2/s。2. 开发了一种基于磷脂浇铸膜的葡萄糖生物传感器。磷脂膜可以在电极表面提供一种理想的生物环境，而且能够有效地抑制一些亲水性的电活性物质到达电极表面，从而降低了它们的干扰作用。TTF被用作电子转移媒介体是因为它可以有效地转移电子，并且可心牢固地固定在磷脂膜中。工作电位、pH值对传感器的影响均做了测试。该传感器的响应时间小于20秒，线性范围从0.2 mmol/L到10 mmol/L，最低检测限为2×10~（-5） mol/L，同时，该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。3. 选择玻碳电极作为固体基底，在其表面上制备出磷脂膜。通过电化学阻抗测试，证明了电极表面的磷脂膜为双层膜。将辣根过氧化物酶（HRP）固定在这种支撑双层磷脂膜（ s-BLM）中，并以此开发出一种不需要媒介体的H_2O_2生物传感器。该传感器显示了良好的电化学中央委员应、稳定性及重现性，这主要是因为s-BLM的存在。作为一种模拟生物膜，s-BLM可以为保持酶分子的天然活性提供一个理想的环境，因此，s-BLM将非常适合于固定酶分子，从而开发以玻碳电极为基底的不需要媒介体的生物传感器。4. 以玻碳电极作为基底，在玻碳电极上制备出支撑磷脂膜，并借助电化学阻抗手段证明了这种磷脂膜是比层膜。研究了这种支撑磷脂膜内的离子通道行为，以高氯酸根离子作为通道激发物以及吡啶钌作为标记离子，当膜内的通道打开时，产生明显的通道电流，然而没有高氯酸根存在时，通道又处于关闭状态。5. 成功地制备出由金电极表面上的半胱胺单层支撑的C_(60)-磷脂杂化膜。将血红蛋白（Hb）固定在膜内，并研究了Hb的电化学行为。C_(60)作为一种良好的电子媒介体，使得Hb在这种C_(60)-磷脂杂化膜内的电子转移变得较为容易。