仿生物膜的电化学研究

本文简要介绍了生物膜的组成、结构和一些基本性质，详细描述了支撑类脂双层膜、非支撑类脂双层膜的成膜方法和各种制备方法的特点。概要总结了仿生膜的各个领域的研究情况，着重评述了仿生膜在电化学、生物传感器、膜片钳领域的发展过程及研究现状，展望仿生膜在电化学的发展前景。采用电化学方法对磷脂浇铸膜(Cast lipid film)、支撑双层磷脂膜（s-BLM）、杂化双磷脂膜（HBM）等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要结果如下：1、通过浇铸二茂铁和DMPC 氯仿溶液的办法，在玻碳（GC）电极表面制备了磷脂浇铸膜。固定在此仿生膜内的二茂铁有一对不可逆的循环伏安峰，阳极峰的电位是+340mV(Ag/AgCl)。在扫速150mV/以下，阳极峰电流与发速的平方根成线性关系，说明二茂铁在浇铸膜内的扩散进程是控制步骤。此电极对抗击环血酸具有很好的身体催化活性，我们研究了溶液pH值对催化效果的影响，发现在pH6.64时催化效果最好。与此同时我们也研究了浇铸膜 厚度和尿酸的干扰。在等摩尔尿酸存在的条件下，此电极仍然可以测定抗坏血酸。在1 * 10~(-4)至5 * 10~(-3)的范围内，抗坏血酸深度与催化电流成正比。2、我们在玻碳电极表面上浇铸（DPPC）磷脂多层膜，二茂铁稳定地固定资产在膜内并以多巴胺显示出良好的催化氧化能力，其阳极电流得到显著增加，并且使多巴胺氧化过电位降低了约80mV。二茂铁在膜内体现了受扩散控制的行为。我们发现溶液的pH值显著地影响催化效果，较高pH对催化有利。与此同明我们还研究磷脂极性基团所带电荷对催化的影响，发现带负电荷的磷脂有利于此电化学催化，而带正电的磷脂对多巴胺的催化不利。造反适当的条件可以分别测定多巴胺和抗坏血酸，在抗坏务酸存在的情况下，我们用此电极测定多巴胺，测定范围是1 * 10~(-4)至3 * 10~(-3) mol/L。3、在铂电极表面制备了卵磷脂和胆固醇支撑双层膜 ，采用循环伏安和交流阻抗方法，研究了支撑双层膜与杂多酸K_7Fe~(3+)P_2V_(17)O_(62)H_2之间的相互作用。发现该种杂多酸能够在双层膜 上产生一些“通道”，探针Ru(NH_3)_6~(3-)和Fe(CN)_6~(3-/4-)可经过这些通道达到电极表面，与此同时通道降低了膜 电阻，增加了膜电容。我们研究了杂多酸浓度和时间对孔洞形成的影响。我们推测K_7Fe~(3+)P_2V_(17)O_(62)H_2与卵磷脂的极度性关作用，减小卵磷脂之间、卵磷脂与胆固醇之间的作用使得双层膜 结构松散形成孔洞。4、利用涂抹-冷冻法制备了硫醇-磷脂杂化双层膜，采用循环伏安和交流阻抗方法，研究了硫醇-磷脂杂化双层膜 与杂多酸K_7Fe~(3+)P_2V_(17)O_(62)H_2作用前后通透性的变化。发现该种杂多酸能够诱导硫醇-磷脂杂化双层膜产生一些孔洞，降低了膜电阻，增加了膜电容，也啬了探针Fe(CN)63-/4-与电极的电子传递。同时对产生该现象的机理进行了初步的探讨。