电聚合修饰碳纤维电极及乳酸脱氢酶活性的测定

    习玲玲3

    施清照 (浙江大学药学院 ,杭州 310031) (浙江大学理学院化学系 ,杭州 310028)

    摘 要 用电聚合方法将亚甲基绿(MG)修饰在碳纤维电极(直径 7μm)上 ,并用该修饰电极测定了乳酸脱氢

    酶(LDH)活性。在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)浓度为6. 0× 10

    - 4

    molP L ,乳酸浓度为5. 0× 10

    - 3

    mol L的pH

    7. 0 NaOH2KH2 PO4 缓冲介质中 ,电位恒定在 + 0. 10 V下 ,用电流法测定乳酸脱氢酶活性 ,线性范围为 15～240

    U mL ,检测限为10 U mL ,响应时间为15 s。该修饰微电极稳定性好、灵敏度高、测定干扰小。

    关键词 乳酸脱氢酶 ,碳纤维 ,微电极 ,修饰电极

    2001201214收稿;2001207212接受

    1 引 言

    乳酸脱氢酶(LDH)在生物体内催化乳酸氧化为丙酮酸的可逆反应 ,它主要分布在心肌、红细胞、肝、骨骼肌、肾等组织器官中 ,正常人血清中LDH活性很低 ,它主要来自细胞渗出。当某一组织发生病变

    时 ,LDH释放入血 ,使血清LDH活性增高 ,所以 ,在临床医学中对LDH活性的测定可作为心肌炎、白血

    病、肝炎、肾炎、肺炎等多种疾病的诊断指标。到目前为止 ,对乳酸脱氢酶活性的测定大多采用分光光度

    法〔 1 ,2〕及酶法〔 3〕。光度法选择性差 ,也不适用于有颜色样品的测定 ,酶法操作较繁;而用电化学方法有灵

    敏度高、选择性强、操作简便、不受介质颜色的影响等突出优点 ,用于测定乳酸脱氢酶活性已成为临床医

    学中的重要课题。有报道〔 4〕用丙酮酸氧化酶传感器间接测定乳酸脱氢酶活性;文献〔 5〕研制了微金修饰

    电极用于直接测定乳酸脱氢酶的活性。本文以亚甲基绿为媒介体 ,用电聚合方法将其修饰在碳纤维电

    极表面后测定乳酸脱氢酶活性 ,测定电位为 + 0. 10 V。该修饰微电极稳定性好、灵敏度高、响应快、在临

    床医学诊断中有较好的应用前景。

    2 实验部分

    211 仪器与试剂

    JF201伏安分析仪(山东省化工研究院) ,1M20A2100 型函数记录仪(上海大华仪表厂) ,饱和甘汞电

    极 ,铂电极。LDH(活力 ≥15 UP mg ,活力用分光光度法测定) ,MG(上海试剂总厂第三分厂) , L2乳酸、NAD+

    (浙江宁波市慈城生化试剂厂) ,尿酸、抗坏血酸、葡萄糖、果糖、 L2丙氨酸、 L2谷氨酸(国产分析

    纯) ,其它试剂均为分析纯 ,实验用水为二次蒸馏水。

    212 修饰碳纤维电极的制备

    将自制的碳纤维电极依次用稀 HNO3、丙酮、重蒸水清洗干净后 ,以其为工作电极的三电极系统 ,在

    含1. 0 × 10

    - 5

    mol L MG,1. 0 mol L KNO3 ,pH 7. 0的NaOH2KH2 PO4 缓冲溶液中 ,在 + 2. 5 V下活化引发30

    s ,再在 - 0. 50～ + 0. 50 V范围内作连续循环伏安扫描 30 min ,制备了电聚合亚甲基绿薄膜修饰碳纤维

    电极 ,经二次蒸馏水和支持电解质彻底冲洗后置于室温下待用。

    3 结果与讨论

    311 测试方法

    电极反应原理为:

    第29卷

    2001年12月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究简报

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第12期

    1457～1460L2 Lactate + NDA+ LDH

    Pyruvate + NADH + H+

    MG聚(ox) + NADH MG聚(red) + NAD+

    MG聚(red) MG聚(ox)

    实验采用三电极体系 ,L2乳酸在LDH作用下发生酶促反应 ,产生的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

    (NADH)被MG电催化氧化 ,根据MG催化氧化电流与乳酸脱氢酶活性呈线性关系进行测定。

    312 修饰电极的伏安性能

    在修饰电极的制备中 ,如图1 ,峰电流随扫描次数的增加而增长 ,而后趋于稳定 ,表明亚甲基绿在碳

    图1 MG在碳纤维电极上的多扫循环伏安图

    Fig. 1 Multicyclic voltammogram of methylene green (MG)

    at carbon fibre electrode

    MG:1. 0× 10 - 5

    molP L ; 缓冲溶液(buffer solution) :pH 7. 0 NaOH2

    KH2PO4 ;扫描速度(scan rate) : 40 mVP s。

    纤维电极表面形成了聚合物薄膜修饰层;图 2 是修

    饰碳纤维电极分别在 10、 20、40、 60、 80 mVP s 扫描速

    度时 , ip 与 v

    1P 2

    的正比关系图。

    313 聚合物膜厚度的影响

    聚合物修饰电极的膜厚度会显著影响其电催化

    性能 ,而膜厚度主要受聚合单体浓度、聚合时间的影

    响。在上述(212 中)电聚合电位、介质条件下 ,在聚

    合单体(MG)浓度为 110 ×10

    - 3

    ～1. 0 ×10

    - 6

    molP L 范

    围内 ,电聚合时间为0～45 min 范围内比较电催化性

    能 ,结果表明:MG浓度为 110 ×10

    - 5

    molP L 时电聚合

    30 min制得的修饰电极有较好的电催化性能 ......