电解质对卵磷脂双分子层电化学行为的影响

电解质对卵磷脂双分子层电化学行为的影响 电解质对卵磷脂双分子层电化学行为的影 响 2009年第6期 第36卷总第194期 广东化工 WWW.gdchem.corn37 电解质对卵磷脂双分子层电化学行为的影响 杨兵 (华南理工大学化学与化工学院,广东广州510641) 【摘要】实验利用自组装技术在铂电极上制备支撑的卵磷脂双层膜(s-BLM)作为 生物膜的模型,利用循环伏安法(cV)和电化学阻抗谱(EIS)对 由电解质KCI引起的s-BLM通透性的变化进行了研究.结果明,KCI可与 s.,BLM发生较强的相互作用,导致s—BLM表面磷脂分子的有序排 列受到影响,产生一些离子通道,增加了对探针分子电流响应,同时降低了s—BLM 的电阻. 键词]卵磷脂双层膜;离子通道;电子传导;KCI [中图分类号]TQ15[文献标识码]A【文章编号]1007—1865(2009)06—0037—02 TheEffectofElectrolyteConcentrationontheElectronTransferCapabilityof LipidBilayers YangBing (CollegeofChemistryandChemicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,G uangzhou510641,China) Abstract:Alecithin(LC)filmelectrodewaspreparedbycastingthesolutionofLCinchlorofor montothesurfaceofplatinum(Pt)Theeffectofelectrolyte concentrationontheelectrontransfercapabilityoflipidbilayerswasinvestigatedbyCyclicv oltammetry(cv)andelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS) TheresultsshowedthatKC1couldinduceionchannelsinPt— BLMFromO.1MKC1to1.0MKC1.themembraneimpedancedramaticallydecreased.The CVand EISwereevidencesthatelectrolytesolutionscouldstronglyinfluencethelipidmembranes Keywords:bilayerlipidmembrane;ionchannel;electrontransfer;KC1 膜结构既是细胞结构的基本形式,也是生命活动中许多 重要反应的场所,涉及到呼吸作用,光合作用等,它们都与 电荷(电子,离子)的运动密切相关.支撑卵磷脂双层膜(s—BLM) 用来模拟生物膜了解其过程机制和行为规律已进行了不少研 究J.由于s—BLM拥有极高的阻抗,相当于绝缘体,所以更 多的研究集中在修饰物嵌入到s—BLM的电化学性能.7,7,8,8一 四氰基对醌二甲烷(TCNQ)J,四硫富瓦烯四(TTF)[31,C60J, 苯甲酰二茂(benzoylferrocene(BFc))嵌入s—BLM,其电化学 性能都有研究.但研究电解质对磷脂双分子层的电子传导性 能的影响则比较少. 电解质溶液对卵磷脂双层膜膜的物理化学性能会产生影 响,一些理论和实际工作都展开了研究.ca离子能与磷脂作 用而改变双层结构l6J,增加膜的电导和调节膜的通透性,对 Pt支撑的BLM可诱导通道行为.不同的碱金属离子对BLM 形成的通道也有不同的影响.文章考察KC1对铂支撑卵磷脂 双层膜电荷传递的影响.使用循环伏安法和交流阻抗谱,考 察随着电解质中KCI浓度的增加,对s—BLM电化学性能的影 响. 1试验试剂和仪器 1.1实验仪器及化学试剂 大豆卵磷J]D(1ecithin(LO)购自上海聚源生物科技有限公 [收稿日期]2009-02—16 【作者简介]杨兵(1984一),男,硕士,湖南人,主要研究方向为电化学传感器. 司;PBS磷酸缓冲溶液(pH=7.4):8g/LNaCl,0.2g/LKC1, 3.63g/LNa2HPO4'12H2O,O.24g/LKH2PO4.其它试剂都为分 析纯.使用超纯水. 电化学工作站:循环伏安法测量(CV)使用e—corder (ED401)恒电位仪(eDAQPtyLtd.,Australia).电化学交流阻抗 谱(EIS)的测量使用AutoLABPGSTATA30(MetrohmLtd., TheNetherlands). 1-2试验装置 电化学测量采用三电极体系;采用铂电极或修饰了卵磷 脂双层膜的铂电极作为工作电极;3M—KC1Ag/AgC1作为参比 电极;铂丝作对电极. 2实验过程 卵磷脂溶解在氯仿溶液中,配置5mg/mL卵磷脂. s—BLM制备前,直径2mm的铂电极作为固体基底,反 复使用0.3,0.05岬氧化铝磨料抛光,然后连续在超纯水和 丙酮中各自超声5min.让电极在空气中自然干燥.使用微量 注射器分别取5gL卵磷脂溶液滴在铂电极表面.等到氯仿在 空气中自然挥发后,再将电极浸泡在PBS中10rain,待卵磷 脂双层膜自组装生成.最后得到卵磷脂修饰的铂电极 (LC/Pt). 循环伏安法(cV)和交流阻抗谱(EIS)用来表征s—BLM在不 广东化工 www.gdchemcom 2009年第6期 第36卷总第194期 同浓度KC1的电学性能.实验在室温条件下进行. 3结果与讨论 3.1不同浓度的KCl对s—BLM的影响 见图1和图2. O5MKCI;c--10MKC1;扫描速度:100mV/s a—O1MKCI;b— 图1LC/Pt电极在5mMKs[Fe(CN)s】加入不同浓度KCI做 为支持电解质的循环伏安曲线 Fig.1.CVofLC/Ptelectrodein5mMK3[Fe(CN)6]solution containing(a)0.1MKC1,(b)0.5MKC1and(c)1.0MKC1as supportingelectrolyte,respectively a,O.1MKCI(0);b—O5MKCI(口);C--10MKCI(V) 图2卵磷脂修饰的Pl电极LC/Pt在1OmMFe(CN)63-/4溶液 中,不同浓度KCI作为支持电解质时的交流阻抗谱 Fig.2NyquistcomplexplaneimpedanceplotsofLC/Pt electrodein10mMFe(CN)6一solutioncontaining(a)0.1M KCI(.),(b)O.5MKC1(口)and(C)1.0MKCI()assupporting electrolyte,respectively 图1给出了LC/Pt电极在5mMK3[Fe(CN)6]加入不同浓 度KC1做为支持电解质的循环伏安曲线.比较LC/Pt电极在 不同浓度的循环伏安曲线的电流响应,可以发现随着KCI浓 度的增加,其相应的电流响应也随之增大.图2给出的交流 阻抗谱同样考察KCI对s—BLM的电子传递和通透作用的影 响.在10mMFe(CN)6一溶液中,随着KC1浓度的增加, s—BLM系统的阻抗随之降低,该结果和图1的循环伏安曲线 相对应. s—BLM对[Fe(CN)6]探针有很强的阻碍作用;循环伏安曲 线和交流阻抗谱表明,当KC1浓度增加,KC1与s—BLM的磷 脂相互作用加强而改变双层结构,增加了膜的电导和膜的通 透性;该膜电极出现了很大的电化学响应,KC1与磷脂作用 后产生了离子通道. 4结论 使用循环伏安法和交流阻抗谱考察了KC1对BLM膜的电 化学行为的影响.固体电极上的BLM膜可以作为离子通道传 感器.K『能够与磷脂双层的酸性磷脂头基相互作用,引起离 子通道的开启,使得标记离子被允许穿透膜,接近或达到基 底电极上,并被电化学检测. 离子通道传感器主要是基于刺激离子与带电膜相互作用 而产生开关效应,由于这种传感器可能对多种离子均具有电流 响应.因此,采用高选择特性的膜是这类传感器走向实用的关 键. (本文文献格式:杨兵.电解质对卵磷脂双分子层电化学行为 的影响[J].广东化工,2009,36(6):37—38) 一一,一,一,一一一一一一一一一一,一一一,一, 一一一一一一一一,一,一一,一一锗一,一一一一,一一一一,一一一一一 一,一,一,一,一一一,一