玻碳电极上核黄素的电化学行为研究

核黄素测定实验报告篇一：实验八荧光光光度法测定核黄素的含量实验八荧光光度法测定核黄素的含量（见教材p118）一. 实验目的1. 了解荧光法测定核黄素的原理和方法；2. 学习荧光光度计的操作和使用。

二. 实验原理某些具有π-π电子共轭体系的分子易吸收某一波段的紫外光而被激发，如该物质具有较高的荧光效率，则会以荧光的形式释放出吸收的一部分能量而回到基态。

建立在发生荧光现象基础上的分析方法，称为分子荧光分析法，而常把被测物称为荧光物质。

在稀溶液中，荧光强度IF与入射光的强度I0、荧光量子效率?F以及荧光物质的浓度c等有关，可表示为IF=K?FI0εbc。

式中为比例常数，与仪器的参数固定后，以最大激发波长的光为入射光，测定最大发射波长光的强度时，荧光强度IF与荧光物质的浓度c成正比。

核黄素（维生素B2）是一种异咯嗪衍生物，它在中性或弱酸性的水溶液中为黄色并且有很强的荧光。

这种荧光在强酸和强碱中易被破坏。

核黄素可被亚硫酸盐还原成无色的二氢化物，同时失去荧光，因而样品的荧光背景可以被测定。

OHHOOHH3CHNOOHOHHOOHH3CH3C－2HH3CH二氢化物在空气中易重新氧化，恢复其荧光，其反应如下：核黄素的激发光波长范围约为440—500nm（一般为440nm），发射光波长范围约为510—550nm（一般为520nm）。

利用核黄素在稀溶液中荧光的强度与核黄素的浓度成正比，由还原前后的荧光差数可进行定量测定。

根据核黄素的荧光特性亦可进行定性鉴别。

注意：在所有的操作过程中，要避免核黄素受阳光直接照射。

三. 仪器与试剂1. 实验试剂：核黄素标准品；冰醋酸；核黄素药片；连二亚硫酸钠（保险粉）或亚硫酸钠2. 实验仪器：荧光光度计（F-2500型）天平（感量0.0001g）3. 实验器材普通试管：容量瓶：移液管：烧杯：滤纸： 25mL×9 100mL×1 10mL×1 5mL×1 1mL×1 50mL×1 9cm研钵、漏斗、洗瓶、洗耳球、试管架、移液管架、玻棒：各1四. 实验内容1. 核黄素标准液（4×10-6g·mL-1）准确称取核黄素4mg，加5mL冰醋酸和适量蒸馏水，置水浴中避光加热直至溶解。

第20卷第1期化 学 研 究中国科技核心期刊2009年3月C H E M ICAL RESE AR C H hxy @j henu .edu .cn姜黄素与DNA 相互作用的电化学性质张亚锋1,吴 萍2,林新华3(1.西安市药品检验所,陕西西安710075; 2.常州市人民医院,江苏常州213003;3.福建医科大学药学院,福建福州310004)收稿日期:2008-10-08.基金项目:国家自然科学基金资助项目(20675015).作者简介:张亚锋(1978-),男,硕士,研究方向为药品检验.摘 要:采用循环伏安法和差示脉冲伏安法,研究了姜黄素在DNA 修饰玻碳电极上与DNA 的相互作用.结果表明,姜黄素与DNA 之间发生嵌插作用,形成了两种化合物DNA-2curcu m i n 和DNA-curcu m i n ,两者的表观结合常数分别为2.34@105L /m ol 和1.48L /m o.l关键词:姜黄素;小牛胸腺DNA;循环伏安法;差示脉冲伏安法;DNA 修饰玻碳电极中图分类号:O 657.1文献标识码:A 文章编号:1008-1011(2009)01-0037-03Electroche m ical St udies of I nteracti on Bet wee n Curcu m i n and DNAZ HANG Y a -feng 1,WU Ping 2,LIN X in -hua 3(1.X i øan Instit u t e for Drug Con t rol ,X i øan 710054,Shaanxi ,Ch i na ;2.Changzho u P eo ple H ospit a l ,Chang zhou 213003,Jang s u,China ;3.Coll e g e of Phar m ac eutic a l ,Fujian M e d i cal Un i versit y,Fuzho u 350004,Fuji an,Ch i na )Abstract :The i n teraction bet w een curcum i n and DNA w ere i n vesti g ated by m eans o f cyclic volta mm e -try and d ifferenti a l pulse vo lta mm etry w ith DNA-m od ified g lassy car bon e l e ctrodes .The resu lts showthat the i n teraction m ode is intercalati o n at p H 4.0tris -H C l buffer .Two k i n ds co m plexes o f curcu m i nand DNA,DNA-2curcum i n and DNA-curcum i n ,are for m ed w ith b i n d i n g constants of 2.34@105L /m o l and 1.48L /m o ,l respecti v e l y .Keywords :curcum in ;calf thy mus DNA;cyc lic vo lta mm etr y ;d ifferentia l pu lse vo lta mm etry ;DNA-m odified g lassy car bon e lectrode姜黄素是从姜黄的根茎中提取的天然活性小分子,具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、保肝、提高免疫力、抗胆结石、降脂、保护皮肤、抗动脉粥样硬化、抗脂质过氧化、抗病毒等药理作用,尤其是抗肿瘤作用已成为人们的研究热点.姜黄素抗癌谱广,疗效确切,是一种具有良好发展前景的抗癌药物.近年来,国内外学者主要通过研究姜黄素对相关肿瘤细胞的影响及其在动物体内外的作用,探讨其抗癌机理[1-3].但姜黄素抗肿瘤机理较为复杂,其机理尚未为人们系统、明确地了解,还有待进一步研究.作者采用电化学方法研究了姜黄素与DNA 的相互作用机理,为探讨姜黄素的抗癌机理及为筛选抗癌药物提供实验依据.1 实验部分1.1 试剂与仪器Tris(三羟甲基氨基甲烷)-HC l 缓冲液,由20mm o l/L 的T ris 和20mm o l/L 的NaC l 配制,并用20mm o l/L HC l 调至所需p H 值.pH 7.4磷酸缓冲液(PBS),由50mm o l/L N a H 2PO 4-Na 2H PO 4和20mm ol/L 的N a C l 配制,用50mm o l/L H 3PO 4调至p H 7.4.CT -DNA(小牛胸腺DNA,Sig m a),用前未进一步纯化,其纯度通过比较260nm 与280nm 处的吸光度来38 化 学 研 究2009年确定(A 260/A 280>1.8).用前将适量的DNA 溶解于pH 7.0的T ris -H C l 缓冲液中,其浓度通过测定260nm 处的吸光度计算而得(E =6600L #m o l -1#c m -1).1.0@10-3m o l/L 姜黄素标准溶液:准确称取姜黄素标准品(上海试剂三厂,分析纯)36.8mg ,用无水乙醇溶解并定容至100mL,摇匀即得.用前稀释10倍.其他试剂均为分析纯,试验用水为二次蒸馏水.所有的试验均在室温下进行.C H I660B 电化学分析仪(上海辰华仪器公司)采用三电极体系,工作电极为玻碳电极,对电极为铂丝电极,参比电极为饱和甘汞电极;p H S -3B 型精密酸度计(上海雷磁仪器厂);KQ-250DE 型医用数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);J B -1型搅拌器(上海雷磁新泾仪器有限公司);BS110S 电子分析天平(Sarto -rius 公司).1.2 实验方法1.2.1 电极预处理玻碳电极依次用金相砂纸和0.05L m 氧化铝和水的混合物抛光至镜面,然后依次用乙醇、蒸馏水超声清洗.将电极在p H 7.4的PBS 缓冲液中于+0.5V 恒电流氧化1m in ,双蒸水清洗,氮气吹干后使用.1.2.2 DNA 修饰电极的制备在预处理后的电极表面滴加20L L CT-DNA 溶液,于空气中晾干,即可制得DNA 修饰电极.1.2.3 循环伏安法取10mL p H 4.0的Tris -H C l 缓冲液于电解池中,然后加入一定体积姜黄素稀释液,将电极浸入上述溶液中,搅拌富集5m i n 后,取出,淋洗10s ,在p H 4.0的Tris -H C l 缓冲液中,于+0.8V ~-0.2V 区间内测定其循环伏安曲线,扫描频率100mV /s .1.2.4 差示脉冲伏安法取10mL p H 4.0的Tris -H C l 缓冲液于电解池中,加入一定体积姜黄素稀释液,将电极浸入上述溶液中,搅拌富集5m i n 后,取出,淋洗10s ,在p H 4.0的T ris -H C l 缓冲液中,于+0.8V ~-0.2V 区间内测定其差示脉冲伏安曲线,扫速4mV/s ,脉冲幅度50mV /s ,脉冲宽度0.05s .(a)裸电极;(b)裸电极未氧化制得的DNA 修饰电极;(c)裸电极氧化后制得的D NA 修饰电极图1 1mm o l/L K 3Fe(CN )6和1mm o l/L KC l 支持电解质在不同电极上的循环伏安图F i g .1 Cycli c vo lta mmog ram o f 1mmo l/L K 3Fe(CN )6buffer conta i n i ng 1mm o l/L KC l at d ifferen t glassy carbon e lectrode2 结果与讨论2.1 DNA 修饰玻碳电极图1是1mm ol/L K 3Fe(CN )6和1mm ol/L KC l 的支持电解质溶液分别在裸电极(a)、裸电极未氧化制得的DNA 修饰电极(b)、裸电极氧化后制得的DNA 修饰电极(c)上的循环伏安图.由图1可以看出,随着DNA 修饰在电极表面,K 3Fe(C N )6的氧化还原峰电流急剧下降,这是因为带负电的DNA 分子的磷酸骨架排斥同样带负电荷的Fe(C N )3-6,使Fe(CN )3-6在电极表面的电子转移速率下降,这些电信号的改变说明电极表面吸附了一定量的DNA 分子.而且,电极氧化后再修饰DNA 制备的DNA 修饰电极氧化还原峰电流下降的更多,说明修饰了更多量的DNA.该电极在p H 4.0的Tris -HC l 缓冲液中浸泡三天,信号基本不变,表明得到的修饰电极稳定性较好.2.2 姜黄素与DNA 的作用化合物与DNA 分子的非共价作用方式主要表现在以下几个方面[4]:(1)嵌插结合;(2)沟结合;(3)静电结合.根据循环伏安法测得的式量电位的移动可以判断小分子与DNA 的相互作用模式[5-6].通常,当外源小分子与DNA 发生嵌插作用时,小分子的式量电位正移;反之,如果外源小分子与DNA 骨架上的带负电荷的磷酸基发生静电作用,则其式量电位负移.姜黄素在裸电极上,阳极峰电位(E pa )和阴极峰电位(E pc )分别为0.423V 和0.351V,式量电位为0.387V,而姜黄素在DNA 修饰电极上,阳极峰电位和阴极峰电位分别为0.451V 和0.371V,式量电位为第1期张亚锋等:姜黄素与DNA 相互作用的电化学性质39 0.411V,式量电位正移24mV.上述实验结果表明,姜黄素与DNA 之间的相互作用方式为嵌插结合.根据式量电位移动的大小可以估算氧化态和还原态与DNA 相互结合的平衡常数之比[7],$E o '=$E o 'surf -$E o 'so l =-RT nF ln K Ox K R ed其中E o 'surf 和E o 'so l 分别表示姜黄素在DNA 修饰电极和水溶液中的电势;K Ox 和K R ed 分别是姜黄素的自身和还原形式在修饰电极表面的键合常数.K R ed /K Ox 的比值是1.5,说明还原态与DNA 的相互作用比氧化态与DNA 的相互作用强.当保持修饰在电极上的DNA 浓度不变,改变姜黄素的浓度时,参考文献[5]报道的方法,假定姜黄素与DNA 只能形成一种化合物,即DNA +m curcum inDNA-m cu rcum in 该反应的平衡常数可以表示为:B s =([DNA-m curcum i n ])/([DNA][curcum i n ]m )m 可以通过下式获得:lg ($I /($I max -$I))=lg B s +mlg([curcum in]),这里I 代表阴极峰电流I pc .图2 lg($I /($I max -$I ))对lg([curcu m i n])的关系曲线F i g.2 R e lati onship bet ween l g($I /($I m ax -$I ))and l g([curcu m i n])在氧化后裸电极和DNA 修饰电极上,改变姜黄素的浓度,于+0.8V ~-0.2V 区间内测定其差示脉冲伏安法所得的氧化峰与姜黄素浓度的变化曲线.根据电流差值,计算lg($I /($I max -$I ))及lg([curcum in]),结果见图2.如果姜黄素与CT-DNA 反应生成唯一的化合物,那么lg([curcum in])对lg($I /($I max -$I ))作图应该是一条直线.由直线的截距可得到姜黄素与DNA 的表观结合常数.然而,图2并不存在线性关系,如果把图2分成两部分,可以得到两条直线,斜率分别为1.79和0.95,截距为5.37和0.17,即m U 2和m U 1.由此可见,姜黄素与DNA 之间形成了两种化合物:DNA-2curcum in 和DNA-curcum in ,两者的表观结合常数B s 分别为2.34@105L /m o l 和1.48L /m ol.参考文献:[1]V ass G,K i nniry P ,A rguir iE ,et al .Curcu m in i nhi b its a llerg en -sensitized l ymphocyte function ex v ivo and i n v itro[J].J A llergyC lin Imm unol ,2005,115(2):227.[2]N a i k R S ,M uju mdar A M ,Saroj G.P ro tecti on of li ver ce lls from ethano l cy t o tox i c ity by curcu m i n i n liver sli ce culture i n v itro[J].J E t hnop har m,2004,95:31-37.[3]Ste fan G,Lee S K,M ur i e lC,et al .B i o log i c evalua ti on o f curcu m i n and struct u rea l derivati ves in cancer chemopreventi on m ode lsyste m s[J].Phy t o c he m istry,2004,65:2849-2859.[4]杨功俊,徐静娟,陈洪渊.儿茶酚胺衍生物与DNA 之间相互作用的光谱和电化学法研究[J].高等学校化学学报,2004,25(7):1235-1239.[5]Ca terM T,Rodr i guezM,Bard A J .V o ltamm etr ic stud i es of the interac ti on of me tal che l a tesw it h DNA.2.T ris -che l ated comp l e -xes of coba lt(III)and iron(II)w ith 1,10-phenan t hroli ne and 2,2c -bi pyr i d i ne [J].J Am Che m Soc ,1989,111(24):8901-8911.[6]Pang D W,A bruna H D .M icro m ethod for the i nv esti g ati on o 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收稿日期:2009206230 修回日期:2009209222基金项目:安徽省教育厅自然科学基金(K J2008B161);教育部新世纪优秀人才支持计划(No.NCET 20620556)3通讯作者:董永平,男,副教授,研究方向:电分析化学.第26卷第3期Vol.26　No.3分析科学学报J OU RNAL OF ANAL YTICAL SCIENCE 2010年6月J une 2010DOI 编码:10.3969/j.issn.100626144.2010.03.018间苯二酚在金纳米粒子/碳纳米管修饰电极上的电化学行为董永平3,张　超,张千峰(安徽工业大学化学与化工学院;分子工程与应用化学研究所,安徽马鞍山243002)摘　要:制备了金纳米粒子/碳纳米管复合修饰玻碳电极,并用于研究间苯二酚的电化学反应过程,结果发现金纳米粒子与碳纳米管均对间苯二酚的电化学反应具有催化作用,复合修饰电极很好地利用了两种纳米粒子的电催化活性,对间苯二酚具有更强的电化学催化效果,为应用电化学技术进行间苯二酚的检测提供了可能。

同时研究了碳纳米管的用量、复合膜的层数、p H 值、介质和扫速等条件对间苯二酚的电化学信号的影响情况。

关键词:间苯二酚,金纳米粒子,碳纳米管,修饰电极中图分类号:O657.15 文献标识码:A 文章编号:100626144(2010)0320329203间苯二酚是一种重要的有机中间体,广泛用于橡胶粘合剂、合成树脂、染料、防腐剂、医药和感光材料等领域。

间苯二酚也是一类毒性较大的有机物,对环境和人类的危害极大。

利用多种技术手段检测间苯二酚的含量是分析化学工作者需要解决的重要课题。

目前报道的间苯二酚的测定方法主要有光度法[123]、荧光法[4]、高效液相色谱法[526]和化学发光法[728]等。

电化学方法相关报道很少,主要是由于间苯二酚在传统的金、玻碳等电极上的电化学响应信号非常弱,不适于分析测定。

目前,纳米粒子修饰电极被广泛应用于电分析化学,使得许多原本电化学响应信号很弱的体系都可以用电化学技术进行检测,为电分析化学带来了新的发展。