漆酶修饰金电极的电化学活性

                                                            漆酶修饰金电极的电化学活性

       漆酶由于可在较高电位下按四电子方式将氧还原成水，且对有机底物具有较高的选择性和较快的催化反应速率，因而近年来作为酶燃料电池阴极催化剂和酶基电化学传感器的分子识别元件应用的相关研究日益受到人们的重视。纳米金材料由于其具有良好的生物相容性和导电性、较高的比表面积及高反应活性等优点在酶电极制备上常作为固酶载体应用。固定漆酶的纳米金载体有玻碳电极表面上电聚合聚噻吩类衍生物键合的树枝型聚合物包封的纳米金粒子以及多孔纳米金材料。以此固定的漆酶无需外加电子中介体便可实现酶活性中心与电极间的直接电子迁移，但也存在一些问题：如，纳米金材料直接与漆酶分子表面氨基作用固定漆酶，有可能会改变漆酶分子表面电荷分布状态，使接近酶表面的活性中心构型发生变化，不利于酶电极间电子迁移，或使电子迁移反应偏离活性中心式电位，导致漆酶在电极表面发生氧化还原反应的不可逆程度加大，进而影响漆酶催化底物氧化或还原的性能；采用导电聚合物树枝型聚合物包封纳米金粒子固酶，使用了导电能力较差的复合聚合物，通过化学偶联固定漆酶，漆酶并未与纳米金粒子定向连接，固定漆酶量虽然较大，但只有接近树枝型聚合物外层的纳米金粒子才可与聚合物外表面固定的漆酶分子发生相互作用，利于电子在二者间的迁移，加上树枝型聚合物和聚噻吩类衍生物制备纯化工序复杂，进一步限制了此类固酶载体在酶电极制备上的应用。采用纳米金粒子固定的生物分子还有葡萄糖氧化酶和柔红霉素等。        新疆师范大学化学化工学院 曾涵等人以四氯金酸和L-半胱氨酸为原料，合成了L-半胱氨酸功能化纳米金粒子，将此纳米粒子修饰在金盘电极表面并共价偶联漆酶分子。 以循环伏安法研究了此固定漆酶电极在无氧磷酸盐缓冲液中电化学行为和催化氧还原能力，并进一步评估了其作为氧传感器使用的性能：以计时电流法测定其对氧气的检测限，与氧气的亲和力（以米氏常数表征），研究了传感器的长期使用性、热稳定性和pH-催化电流关系。结果表明，此固定漆酶电极可以实现漆酶活性中心T2与导电纳米粒子间的直接电子迁移而无需任何外加电子中介体（氧化还原峰的式电位为192.5 mV vs AgCl/Ag），并在接近漆酶活性中心T3氧化还原式电位（780 mVvs NHE）附近发生氧还原；测得的固酶电极与氧气的亲和力较高（米氏常数为216.4 μmol/L）且检测限低达0.22 μmol/L，在4 ℃下保存60 d后活力仍然保持初始活力的大约78%。 但这种电极的热稳定性较差，受pH值影响较明显，在pH值近于生理条件时几乎完全丧失活力。