[发明专利]生物膜上氢醌电子传递的测试方法

说明书

技术领域

本发明利用扫描电化学显微镜模拟了氢醌在生物膜上的电子转移过程。

背景技术

电子转移过程是均相体系最基本的化学行为，普遍存在于自然界的各个领域之中，如金属离子的氧化还原反应、自由基亲核取代反应、以及光合作用和呼吸作用等生命过程。电子转移涉及化学、物理、生命科学、材料科学及微电子学等学科，是最基本的微观化学过程，其研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。研究电子转移动力学的影响因素在有机反应、催化机理、材料及功能分子的改性、药理研究及药物设计等领域均有重要的理论和实际意义。

醌类化合物参与各种各样的生物能量代谢，是一类很重要的生物活性物质。例如在生物的呼吸和光合作用中，它们就像梭子一样来去穿梭，把电子从一个地方转移到另外的地方，起了电子的传递的作用。上述所说这些反应经常发生在生物膜里面或生物膜的表面。氢醌作为一种重要的醌类化合物，在生物膜上发生的反应中，扮演着电子给予体的角色。液/液界面作为最简单的模拟生物膜的模型，可以模拟并研究生命体中电子传递过程，从而达到筛选最佳药物分子，来控制电子传递过程等目的。所以我们选用液/液界面来模拟生物膜上氢醌的电子转移过程，这对于认识、理解、掌握氢醌的生物代谢过程，揭示生物体内物质和能量的代谢，探究活体内自由基的产生、消除及其致病机理具有重要意义。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于提供一种氢醌在生物膜上电子传递的测试方法。

本发明的目的是这样实现的：

1、一种检测氢醌在生物膜上电子转移过程的方法，其步骤是：

a.制作直径为25μm的铂微电极，将其顶端分别用沙纸打磨成锥形并用光学显微镜检查其质量，RG(r_g/a)值为5-6；

b.将以上制作好的微电极分别用0.30μm和0.05μm三氧化二铝抛光粉打磨至光滑，二次水清洗，氮气吹干备用；

c.用pH值为7的磷酸盐缓冲溶液配置浓度分别为：1mM，2mM，5mM，10mM，15mM的氢醌溶液作为水相溶液，加入到1mM，2mM，5mM，10mM，15mM水相溶液中的支持电解质氯化锂和高氯酸钠的浓度均为0.1M，0.1M，然后再以硝基苯作为溶剂，配置二茂铁浓度为1mM的溶液作为有机相溶液，其中支持电解质高氯酸四丁基铵的浓度为10mM；

d.先用滴管取c步骤中1mM的氢醌溶液0.5mL加入到直径为0.6cm的三岔口玻璃电解池中，然后再往其中小心加入c步骤中二茂铁浓度为1mM的有机相溶液0.5mL，有机相溶液和水相溶液的体积比为1∶1，之后把电解池小心固定在扫描电化学显微镜上；

e.在电化学工作站的技术选项中选择扫渐近线，然后将铂微工作电极经主管口插入电解池有机相溶液中，Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极均从两侧的岔口插入水相中，最后将铂微电极，参比电极，对电极连接在电极接线柱上并置于电化学工作站上，电化学工作站与计算机相连；

f.开启电化学工作站开始反馈扫描，有机相中的二茂铁分子被氧化成一价的二茂铁正离子，二茂铁正离子从探针扩散至界面，在两相界面上得到了由水相扩散至界面的氢醌分子给予的电子重新恢复为原态，当其再扩散至探头时，使得探头附近的二茂铁分子的浓度增加，探头上的电流也会随之增大，呈现正反馈曲线；

g.依照上述的方法保持有机相反应物二茂铁的浓度不变而改变水相反应物氢醌的浓度为2mM，5mM，10mM，15mM，反馈扫描得到了一系列的正反馈曲线，利用计算机程序把实验所得的反馈曲线与理论曲线进行拟合将会求得表观速率常数k_f的值；

h.固定有机相共同离子(高氯酸根离子)的浓度只改变水相中共同离子的浓度，浓度改变依次为：0.0001M，0.001M，0.01M，0.1M，1M，反馈扫描得到了正反馈曲线，用g中所述的方法进行拟合同样会得到表观速率常数k_f的值。对求得的表观速率常数k_f和高氯酸根离子的浓度分别取对数作图。

本发明的优点是：

1、因为本实验操作是由扫描电化学显微镜完成的，所以实验分辨率高且传质速度快，在稳态条件下研究了液/液界面上的快速反应过程。

2、扫描电化学显微镜它灵敏度高，精密度较高，可以用来研究微观化学过程，所以用扫描电化学显微镜研究氢醌的电子转移过程具有高灵敏度，高精密度的优点。从图3可以看出，实验所得的数据线性相关性也很好。