聚苏氨酸修饰铅芯电极同时测定尿酸、黄嘌呤和次黄嘌呤①

郭晓玲， 崔继文， 李锦莲， 武冬梅

(佳木斯大学药学院，黑龙江，佳木斯 154007)

0 引 言

黄嘌呤(XA)、次黄嘌呤(HX)和尿酸(UA)分别是嘌呤核苷酸代谢的中间和终产物，由于嘌呤核苷酸代谢过程中常涉及产生氧自由基，而目前多种疾病被报导其发病机制与氧自由基密切相关[1,2]。可见，简单、高效和准确测定UX、XA 和HX 在临床检验应用中具有至关重要的意义[3～5]。基于L-苏氨酸的聚合膜修饰2B铅笔芯电极，研究检测尿酸、黄嘌呤和次黄嘌呤同时在该修饰电极上的电化学伏安行为。2B铅芯电极具有制备和操作简单、尺寸和条件可控，所需样品用量少，而且对尿酸、黄嘌呤和次黄嘌呤在电极表面上的氧化反应均有一定的电催化特性，可用于实际样品中三种嘌呤类物质的同时敏感检测。

1 实 验

1.1 仪器和试剂

黄嘌呤(XA)、次黄嘌呤(HX)和尿酸(UA)购于Sigma公司；苏氨酸购于上海士峰生物公司；CHI660E电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)；0.5mm2B铅芯电极(上海晨光有限公司)；其它试剂均为分析纯。

1.2 电极制备及电化学检测

铅芯电极经细砂纸打磨成型后，用载有0.05μmol/LAl2O3抛光粉的称量纸进行抛光预处理，再清洗，氮气吹干。将处理后的铅芯电极在0.5 mol /L H2SO4水溶液中，采用循环伏安法于-1.0 ～ 1.5 V电位范围内一定扫速下扫描10圈，对电极表面进行连续阳极化激活。然后放置于2.5 mmo l/L苏氨酸单体(pH 9 PBS)溶液中，基于扫描速度0.1 V /s，于电位-0.5 ～ 2.3 V的范围内，循环伏安技术连续扫描20圈。将已聚合苏氨酸修饰膜的2B铅芯电极用二次蒸馏水反复冲洗后，于pH 7.4 PBS溶液中，在0～1.2 V的电位范围内以0.05 V/s的扫速扫描20次，至背景曲线稳定。二次蒸馏水清洗，晾干，即制得在电极表面覆盖呈湖蓝色的聚苏氨酸膜修饰铅芯电极(PT/PGE)。电化学测试由常规三电极体系构成，PT/PGE为工作电极，含有饱和氯化钾的Ag/AgCl作为参比电极，对电极采用细铂丝。循环伏安技术(CV)和单线扫描伏安技术(LSV)作为测试方法。

2 结果与讨论

2.1 PT/PGE的电化学方法表征

图1为裸铅芯电极和聚苏氨酸修饰2B铅芯电极分别置于一定浓度的PBS和[Fe(CN)6]3-/4-溶液中，进行电化学检测的循环伏安扫描图谱。由图1 (A)可见，与PGE相比较，PT/PGE在PBS中扫描的背景电流明显变宽，该结果充分说明2B铅芯电极表面已成功覆盖苏氨酸的聚合薄膜，从而使裸铅芯电极的有效电活性表面积大幅增加。另外图1(B)显示，在裸电极上出现了来自[Fe(CN)6]3-/4-的一对可逆的氧化峰和还原峰，其峰峰电位差(ΔE)几乎超过90mV，而在PT/PGE上出现的一对[Fe(CN)6]3-/4-的氧化还原峰，ΔE仅为86 mV。 由此可见，苏氨酸聚合膜的修饰使电极在铁氰化钾溶液中的ΔE有效减小，而峰电流增大，表明聚苏氨酸修饰膜有效提高了电子从2B铅芯电极表面到聚合膜与溶液界面之间的传递效率。

图1 PBS和[Fe(CN)6]3-/4-在PT/PGE上的CVs图

2.2 XA 、HX和UA在PT/PGE上的同时测定

图2中曲线a是裸铅芯电极PGE在50μmol/L XA 、HX和UA的标准品混合溶液中扫描的线性伏安图，曲线b则是PT/PGE在该混合溶液中扫描的线性伏安图。由曲线a能够清晰看出，在裸铅芯电极上，XA 、HX和UA的电化学响应信号非常弱，UA的电化学氧化峰电位在0.3V附近才出现，在0.70V电位范围才呈现XA的氧化响应，而HX的氧化信号仅为1.10 V电位处出现的一个峰型极为模糊的包峰，难以精确实现HX的定量测定。由图2b扫描曲线可见，在PT/PGE上同时呈现出来自三种嘌呤类物质的三个尖锐的氧化峰，UA、XA和HX其相应的氧化峰电位也分别发生负移至电位0.29、0.69 V和1. 0V处。与PGE电极相比，在PT/PGE上，UA、XA和HX的电化学伏安信号得到有效提高，响应电流大幅度增加，而且氧化峰形状更加尖锐。同时，UA、XA和HX的氧化峰电位均不同程度地下降。上述结果说明苏氨酸聚合膜的修饰使电极对UA、XA和HX的电化学氧化有显著电催化活性。其原因与PT/PGE带负电的羧基官能团密切相关，通过降低电化学氧化反应的活化能，进而加快了UA、XA和HX在电极表面的电子传递速率，实现了高的电催化作用。

2.3 UA、XA和HX在PT/PGE上的干扰性测定

为了考察在UA、XA和HX共存时，PT/PGE可以选择性、无干扰的测定每一种嘌呤，采用LSV法研究一系列不同浓度的任意一种物质在另外两种物质浓度恒定时，在PT/PGE上电化学行为的变化趋势。

图2 UA、XA和HX在PT/PGE上的LSVs图

如图3(A)所示，保持XA和HX的浓度恒定，改变尿酸的浓度，随尿酸浓度由低到高增加，其相应的氧化峰电流随UA的浓度增加而呈线性增加，而XA和HX氧化峰电流几乎保持不变。同样，图3(B)和(C)表明随着XA和HX的浓度增加，XA和HX在PT/PGE上的氧化峰电流也相应增加，另外两种化合物由于浓度恒定，其电化学响应几乎维持不变。由此可见，当UA、XA和HX共存时，PT/PGE对其中任何一种化合物的选择性测定均不受到另外两种化合物的影响。因此，PT/PGE可以用于UA、XA和HX共存条件下任一种嘌呤类物质的选择性测定。

图3 UA、 XA 和HX共存时任一物质选择性测定的LSVs

3 结 论

采用PT/PGE对UA、XA和HX进行了电化学同时检测。结果表明该聚苏氨酸修饰2B铅芯电极对UA、XA和HX的同时电化学氧化均呈现高效的电催化性能，而且，还可以在三种物质共存时，无干扰地选择性检测任一物质。聚苏氨酸修饰2B铅芯电极不仅制备和操作简单，而且高效准确，为聚合膜修饰电极用于细胞内各嘌呤的电化学检测奠定基础。