电化学和紫外-可见吸收光谱法研究pH和金纳米粒子对细胞色素c的影响.pdf

M a y 物理化学学 W u l i Hu a x u e Xu e b a o A ct a 脚 一 C h i m S i n 2 0 1 2 2 8 5 1 1 2 7 一l 1 3 3 1 1 2 7 Ar t icl e d o i 1 0 3 8 6 6 P KU WH XB 2 0 1 2 0 3 0 7 3 w wv wh x b p k u e d u cn 电化学和紫外 可见吸收光谱法研究 p H和金纳米粒子对细胞色素 C 的影响 王艳艳 姜艳霞 沙德礼 罗德礼 孙世刚 厦门大学化学化工学院化学系 固体表面物理化学国家重点实验室 福建 厦门3 6 1 0 0 5 香港城市大学物理与材料科学系 香港 摘要 制备了粒径均匀 平均粒子尺度为 4 7 0 6 n m 表面修饰3 巯基丙酸 MP A 的金纳米粒子 Au N P s 利用电化学和紫外 可见 U V V i s 吸收光谱研究了p H和A u N P s 对细胞色素c C y t c 结构的影响 U V V i s 吸收 光谱结果表 明 p H为 7 5 3 0时 C y t c 和 Cy t c Au NP s 复合物的结构没有发 生明显变化 当 p H 2 0时 C y t c 和C y t c Au NP s 复合物的S o r e t 谱峰位置均发生明显移动 说明p H诱导其构象发生变化 循环伏安 C V 结果 表 明 表面修饰 了MP A的A u N P s 能促进 Cy t c 和 电极之 间的电子传 输 与修饰 了柠檬酸根 的A u N P s 相 比 其 生物兼容性更好 p H的变化会引起C V中C y t c 峰电流的改变和峰电位的移动 随着 p H值的降低 C y t c 电活性 的量逐渐减小 并且p H诱导C y t c 发生不可逆变性 A u NP s的引入使 自由态的C y t c 耐酸性增强 而使得吸附 态 的C y t c 耐酸能力减弱 关键词 金纳米粒 子 细胞色素 c p H值 循环伏 安法 紫外一 可见吸收光谱 中图分类号 06 4 6 E ffe ct o f pH a n d Au Na n Op a r t ic l e s on Cy t oc h r ome c I n v e s t ig a t e d b y El e ct r o c h e mis t r y a n d UV Vi s Ab s or p t i on Sp e c t r o s c op y W ANG Y a n Y an J I ANG Y a n Xi a SUSHAAn d r e i ROGACH An d r e y SUN Sh i Ga n g Ke y L a b o r a t o r y o f P h y s i ca l C h e m t ry o f S o l i d S u ce D e p a r t me n t ofC h e m t ry C o l l e g e o fC h e m i s t r y a n d C h e m i s t ry E n g i n e e r i n g Xi a me n U n i v e r s i t y X ia me n 3 6 1 0 0 5 F u j ia n P r o v in ce 尸R C h i n a 2 De p a r t me n t o f P h y s i cs a n dMa t e r ia l s S ci e n ce C i tyU n i v e r s ity o f Ho n g 蝎 Ho n gK o n g R C h i n a Ab s t r a ct I n t h i s p a p e r g o ld n a n o p a i cl e s N P s wi t h a n a v e r a g e s i z e o f 4 7 0 6 n m ca p p e d wi t h me r ca p t o p r o p i o n i c a ci d MP A l i g a n d a r e p r e p a r e d T h e e ff e ct o f p H a n d A u NP s o n cy t o ch r o me c C y t c i s i n v e s t i g a t e d b y ele c t r o c h e mi s t r y a n d UV Vi s a b s or p t i o n s p e ct r o s c o p y UV Vi s a b s o r p t i o n s p e ct r a i n di c a t e t h a t t h e s t r u ct u r e s o f Cy t c a n d Cy t c Au NPs co mp l e x d o n o t c h an g e a p p r e c i ab l y b e t we e n p H 7 5 an d p H 3 0 b u t t h e i r So r e t b an d p o s i t i o n s ch a n g e ma r k e d l y a t p H 2 0 i n d i ca t i n g t h a t l o w p H v a l u e i n d u ce s a co n f o r ma t i o n a I ch a n g e i n C y t c C y cl i c v o l t a mme t r y CV r e s u l t s h o w s t h a t A u NP s ca p p e d wi t h MP A e nh an c e ele c t r o n t r an s f e r b e twe e n Cy t c a n d t h e ele c t r o d e Th e d a t a a l s o r e v e a l s t h a t t h e b i o c o mp a t i b i l i t y o f Au NPs i s i mp r o v e d wh en c i t r i c a c i d I i g an d i s r e p l a c e d wi t h MP A Th e ch a n g e i n p H v a l u e ca u s e s a ch a n g e o f p e a k c u r r e n t s i n CV a n d a s h i ft o f p e a k p o t en t i a 1 W h en pH v a l u e d e v i a t e s f r om 7 0 I e v e l s o f ele c t r o a ct i v e Cy t c d e c r e a s e Si gn i f i can t p H c h a n ge i n du c e s i r r e v e r s i b l e d e n a t u r i n g o f Cy t c Th e p H a t wh i ch Cy t c Au NPs co mp le x d en a t u r e s co mp l e t e l y i s o n e u n i t h i gh e r t h an t h a t o f Cy t c Co mb i n i n g t h e r e s u lt s f r 0 m UV Vi s s p e ct r o s c o p y a n d CV we f i n d t h a t a d d i t i o n o f Au NP s ma k e s a ds o r b i n g s t a t e Cy t c mo r e v u l n e r a b l e t o p H Re ce iv e d J a n u a r y 1 3 2 01 2 Re v is e d Fe b r ua r y 2 9 2 01 2 P u b l is h e d o n We b Ma r ch 7 20 1 2 C o r r e s p o n d i n g a u t h o r E ma i l y x j i a n g x mu e d u cn T e l 8 6 5 9 2 2 1 8 0 1 8 1 T h e p r o j e ct wa s s u p p o rt e db yt h e Na t i o n a l Na t u r a l S ci e n ce F o u n d a t i o no f Ch i n a 2 0 8 3 3 0 0 5 2 0 8 7 3 1 1 6 6 0 9 3 6 0 0 3 2 1 0 2 1 0 0 2 国家 自然科学基金 2 0 8 3 3 0 0 5 2 0 8 7 3 1 1 6 6 0 9 3 6 0 0 3 2 1 0 2 1 0 0 2 资助项 目 E d it o r i a l o ffi ce o f Act a P h y s i co C h i mi ca S in ica l 1 2 8 A ct a P h y s 一 C h i m S in 2 0 1 2 Vo 1 2 8 Ke y Wor d s Au n an o p a r t i cl e Cy t o c h r ome c p H v a l u e Cy c li c v o l t a mme t r y UV Vi s a b s o r p t i o n s p e r os cop y 1 引 言 金纳米粒子 A u NP s 具有易于制各 导 电性高 生物兼容性好等优点而被广泛应用 于生物 医学领 域 如DNA检测 酶的固定 信号放大 5 6 等 但 也有研究表明 生物分子和 A u NP s 长时间接触会导 致生物分子构象变化 部分解折叠 甚至变性 一 个有效的改进方法是进行Au NP s 的表面修饰 如在 A u NP s 表面 修饰 一些 有效 的 阻挡层 避免 Au N P s 和生物分子直接接触 从而减小生物分子变性 的可能性 p H值对生物分子的结构有很大影响 研究不同 p H值 下生物分子 的物理化学性质将帮助人们认识 生物分子随着 p H值变化 的规律 从而对 生物分子 的应用提供一定的参考 细胞色素 C C y t c 在线粒 体呼吸链 中起着非常重要 的作用 对它的研究备受 关注 最近研究表明 p H诱导C y t C 变性后 C y t C 表现 出过氧化物酶的性质 即C y t C 的活性随着 p H 值 的减小而降低 但对过氧化氢的氧化活性增加 普遍认为Au NP s 的生物兼容性好而被广泛引入到 C y t C 体系 然而 A u N P s 对 吸附态 C y t C 随p H变化 产生怎样的影响 这是一个值得关注的问题 本文采用 uV V is 吸收光谱法研究 了溶液中的 C y t C以及C y t c A u NP s 复合物随着p H值的变化规 律 以共价键合的方法将 C y t C 固定在了混合 自组装 层上 采用循环伏安 C v 法检测了引入 3 疏基丙酸 f MP A 修饰 的AuNP s 前后 C y t C 活性 随p H值的变 化规律 同时分析了A u N P s 在 C y t C电子转移 中所 起的作用 2 实验部分 2 1 试剂与仪器 l l 一 巯基十一烷酸 MUA 9 5 1 1 一 巯基十一烷 醇 MU 9 7 3 一 巯基 丙酸 9 9 马心 C y t C 纯度 9 5 Mw 1 2 3 8 4 购 白于美 国S ig ma 公司 1 一 乙基 3 一 二 甲基氨基丙基1 碳酰二亚胺盐酸盐 E DC H C 1 购 自于美 国T h e r mo S cie n t ific 公司 将 5 0 mmo l L 的 K id P O 和 5 0 mmo L 的K2 HP O 溶液混合制备不 同p H值的磷酸盐缓冲溶液 P B S p H值分别为2 0 2 5 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 7 5 C y t C 储备液 的浓度为 5 mg mL 溶解在p H 7 0的P B S 溶液中 4 C下保 存 A u NP s 采用相转移法 在香港城市大学制备 其 它试剂均为分析纯 实验用水均为超纯水 电化学工作站采用上海辰华C HI 6 6 0 A 三 电极 体系 工作 电极为柱状金 电极 5 mm 辅助 电极 为铂 电极 参 比电极为饱和甘汞 电极 S C E uV V is 吸收光谱用 日本 岛津公 司C a r r y 一 5 0 0 0 UV Vi s 吸 收 光 谱 仪测 量 以超 纯水 作 为参 比溶 液 透 射 电镜 f T E M 照片 由日本J E M2 1 0 0 仪器得到 p H计为美国 单佛U B一 7 系列 2 2 实验过程 电极的制备 金电极分别采用 1 0 3 和 0 0 5 p m 的氧 化铝 研磨粉 研磨 超 纯水 超声清 洗 再在 0 1 mo l L H S O 溶液中于一 0 2 0 V到 1 4 5 V电位区间 循环扫描 直至获得Au电极的标准特征峰 表明 已 获得洁 净的Au电极 然后依次用 大量 的超纯水和 无水 乙醇清洗 电极 将 电极放置于 2 0 mmo l L 的 MU和 MUA的 乙醇溶液 z MU z Mu A 3 1 中室 温 白组装 2 4 h 得到组装有Mu和MUA的混合单层 A u S A Ms 用无水 乙醇和 P B S p H 7 0 清洗 电极 除去 电极表 面吸 附 的过 量 的MU和 MUA 将 A u S AMs 电极浸入 5 mg mL 的C y t C 溶液 中4 C下保 存 1 h 此时C y t C 静 电吸附在 电极表面 接着将电极 浸泡在 5 mmo l L 的E DC溶液 中3 0 min 共价 固定 C y t C 得到 A u S A Ms C y t C 电极 A u NP s 的吸附是 将 Au S AMs C y t C电极浸泡于 纳米金 的 P BS溶液 中 浸 泡 时 间 为 3 0 min 得 到 Au S AMs C y t c Au NP s 由于 E D C的作用 C y t C 共价固定在 白组装分 子层上 所 以该种 固定方法能使 C y t C 牢 固地固定 在 电极表面 当p H从 1 2 0变化 到4 0的过程 中 1 1 一 巯基烷酸 自组装层从金 电极表面 脱附的电压 范围 是一1 0 到一 0 9 因此该 自组装膜在 电化学研究条 件下仍然是稳定的 uv V is 吸收光谱样 品的制备 加入 5 mg mL 1 5 0 的 C y t C 分别于 3 mL p H为2 0 2 5 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 7 5的P B S溶液中得到 C y t C 在 不同p H 值下的样 品 C y t c Au NP s 复合物的制备是将 5 O 约 0 0 5 mg mL 的 A u NP s 加 入 到 l mL的 5 mg m L C y t C 储备液中 加入上述C y t c A u NP s 复合物 各 1 5 0 于3 mL p H值为2 0 2 5 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 7 5 的P BS 溶液中即得到不同p H值 的C y t c A u No 5 王艳艳等 电化学和紫外一 可见吸收光谱法研究p H和金纳米粒子对细胞色素c 的影响 1 1 2 9 N P s 样品 3 结果与讨论 3 1 AU N P s的T E M和 U V V is 吸收光谱表征 图 1 A是表 面修饰 MP A的 A u N P s 的 T E M 图 从图中可 以看 出 Au N P s 粒径均匀 大多数为球形 粒径统计结果 图 1 B 显示 Au NP s 平均粒径为 4 7 士 0 6 n m 用于粒径统计的Au NP s 数 目为2 5 5 个 图 1 C是表面修饰 MP A的AuNP s 的UV V is 吸收光谱 从图中可以看出 A uNP s 的吸收峰约为5 1 7 a m 3 2中性 p H下Au N P s 对 C y t C电子传输的影响 图2是组装到金 电极上 的C y t C 吸 附A uNP s 前 后的C V曲线 对 比发现 吸附了A uNP s 之后 的C y t C仍然表现 出明显 的氧化还 原反应特 征 吸附 A u NP s 前 C y t C的氧化还原峰 电流分别为一 0 6 3 6 4和 0 6 9 7 1 g A 吸附A u NP s 之后 C y t C 的氧化还原峰电 流为一 0 6 3 5 3 和 0 6 3 5 3 电活性的C y t C 的量利用 公式 1 进行计算 F Q n F A 1 其 中 厂是C y t C的表面覆盖度 是C y t C 氧化还原 峰积分电量的平均值 是反应 电子数 F是法拉第 常数 是 电极 的实际面积 吸附A u NP s 之前 电活 性的C y t C 的量是 3 0 3 p mo l C l T I 说 明C y t c 是亚单 层吸 附 吸附 A u NP s 之后 电活性的 C y t C 的量没 有发生明显变化 有研究表明 2 0 C y t C 显示电活性 的 量和吸附A u NP s 的尺寸 如5 和 2 0 a m 以及吸 附时 间 如4 0 min 和 1 8 h对 t L 都有关系 对 不同粒径 的 Au NP s 吸附的时间越长 显示 电活性 的C y t C 的量 越少 对于相同的吸附时间 A uNP s 的粒径越大 显 示 电活性 的C y t C 的量越少 对 比文献结果 在粒径 尺寸和吸附时间相当的情况下 本实验体系A u NP s 的加入使 C y t C 的变性量相对较少 主要是 由于使用 的 A u N P s 表 面修饰有 MP A分 子 避免 C y t C 和 Au 图2 A A u S AMs C y t c和 B Au S A Ms Cy t c Au NP s 在 5 0 mmo l L P B S中的C V曲线 F ig 2 C V cu r v e s o f A Au S AMs C y t C a n d B Au SAM s Cyt c Au NPs in 5 0 mm o l L一 PBS p H 7 0 s ca n r a t e 1 0 0 mV S 1 P BS p h o s p h a t e b u ffe r e d s o l u t io n N P s 直接接触 降低其变性几率 表 1 为加入 A u NP s 前后 C y t C 氧化还原的峰电 位和峰 电流 从表 1 数据 可以看 出 Au NP s 加入前 C y t C 对应的氧化还原峰电位分别是一 0 0 0 2 和一 0 0 4 8 V A uNP s 加入之 后 C y t C 对应 的氧化还 原峰 电位 分别是一 0 0 0 2 和一 0 0 4 2 从而其对应的氧化还 原 峰电位之 差分 别是 0 0 4 6 和 0 0 4 说 明A u NP s 的 加入使得 C y t C 氧化还 原反应的可逆性提高 根据 L a v ir o n 理论 计算 出吸附A uNP s 前后的电子转移 速 率常数 分别为 2 6 和 3 9 S 说 明A u NP s 的吸附 促进了C y t C 和电极之间的电子转移 A u N P s 常被用 于 生物体系 当构筑 成 A u S A Ms A u NP s C y t C结 构 时 Au NP s 起 到 了协 助 表 1 加入Au NP s 前后 C y t C 氧 化还原 的峰 电位和峰 电流 T a b l e 1 P e a k po t e n t ia l s a n d p e a k c u r r e n t s o f Cy t C b e f o r e a n d a fte r in co r p O r a t i0 n o f Au NP s E N I P E N I u J E Au S AM s Cy t C 0 0 0 2 0 6 3 6 4 0 0 4 8 O 6 9 7 1 0 0 4 6 Au S AM s Cy t C 一 0 0 0 2 一O 6 3 5 3 0 0 4 2 O 6 3 5 3 O 0 4 0 AUNP s 一I 3 4 5 6 7 Di amet er nm 图 1 A uNP s 的透射 电镜 T E M 图 A 对应 的粒径统计图 B 及 uV Vi s 吸收光谱 C F ig 1 T r a n s mis s i o n e l e ct r o n micr o s co p y T E M ima g e A t h e co r r e s p o n d i n g h i s t o g r a m o f cr o s s s e ct io n a l d i a me t e r B a n d U V V i s a b s o r p t io n s p e ct r u m C o f A u NP s 8 寻 他 0 c m 3F 1 1 3 0 A ct a P h y s 一 C h i m S in 2 0 1 2 VO 1 2 8 C y t C 和 电极之间的长程 电子传递 的作用 当构筑成 Au S AMs C y t c Au N P s 结构时 A u NP s 增强了C y t C 膜层的导电性 对 比A u S A Ms C y t C 体系 A u S A Ms C y t c A u NP s 体系的 电子传输路径将发生变化 电 子从 电极通过 S A Ms 传递到 C y t C 之后会在 A uNP s 之 间传输 从而使那些 因吸附取 向而 电子传递受阻 的 C y t C 约 占吸附在 电极表面 C y t C 总量 的 7 2 1 将有可 能表 现 出电活性 从理论 上讲 加入 了 A u NP s 之后 体系 电活性 的C y t C的量将增大 但报道 结果 表 明 A u NP s 的引入使得 电活性 C y t C 的量 减小 这说明AuNP s 对 C y t C 有毒化作用 我们 的实 验 结果 也表 明 和 没有修 饰 MP A的 Au NP s 相 比 C y t C失活 的程度有所 降低 但是 电活性 C y t C 的量 并没有增加 所 以 Au NP s 的表面优化仍是一个十 分重要的问题 3 3 Cy t C 和 C y t c Au N P s的U V Vi s吸收光谱 表征 我们 用 U V V is 吸 收光 谱法 研 究 了溶液 中的 C y t C 以及 C y t c A u NP s 复合物 的S o r e t 和 Q吸收谱 带随着p H的变化关系 图3 A为氧化型C y t C 在p H 7 0 的 P B S中的U V Vis 吸收光谱 4 0 8 和 5 3 0 a m的 吸收谱峰分别对应于 C y t C的 S o r e t 谱带和 Q谱带 图3 A中的插 图为 C y t C 和 C v t c A u NP s 复合物 在 p H 5 0的P BS中的uV V is 吸收光谱 由于Au NP s 的uV V i s 吸 收峰 5 1 7 n m 和 C y t C的Q谱带吸收峰 5 3 0 n m 位 置接 近 两 个 峰之 间存在 交 叠 而 Au NP s 的吸收峰对 C y t c 的 S o r e t 谱 带 4 0 8 n m 没有影 响 因此我 们用 S o r e r 谱 带 吸收峰 面积 为标准 对 C y t C 和 C y t c A u NP s 复合物 的吸收谱带进行归一 化 从插 图归一化结果可 以看到 p H 5 0时C y t C 的 Q谱带在 5 3 0 a m 当加入 Au N P s 子后 该峰移 到 5 2 7 a m 且峰宽增加 表 明Au NP s 和 C y t C 混合后 5 3 0 a m处归属于 C y t C的谱 峰受到 了A u N P s 的干 扰 使得谱峰蓝移 图3 B为C y t C 的S o r e t 谱带和 Q谱带随p H值的 变化关系 曲线 从 图3 B可 以看 出 p H在 3 0 7 5 范 围 内 C y t C 的 S o r e t 吸收谱 带在 4 0 8 n m 在 p H 2 5 附近 C y t C 的 S o r e t 吸收谱带位置发生明显移动 p H 为2 5 和 2 0 的 S o r e t 谱带分别在 4 0 6 和 3 9 5 n m 在相 同的p H变化区间 S o r e t 吸收谱带随着 p H值的变化 趋势与文献 报道结果一致 C y t c A u NP s 复合物的 S o r e t 吸收谱带变化趋势与C y t C 一致 在p H为2 5 7 5 范 围内 C y t C的 吸收谱 带在 5 3 0 n m附近 当 p H为 2 0 时 Q谱带位置移动 到4 9 5 n m 较 p H 7 0 时 C y t C 的标准谱峰位置 5 3 0 n m 移动 了3 5 n m 对 于 C y t c A u NP s 复合体系 在整个 p H变化区间 其 谱峰位置均在 5 2 7 5 3 3 a m内变化 当p H 2 0 时 仍 没有观察到谱峰位置的明显变化 表明A u NP s 的加 入对 C y t C 的9谱带的结构具有稳定化作用 C y t C 的S o r e t 谱带和 9谱带来源于卟啉环和金 属 一 7 g 之间的转变 a 一 b 和 a 2 u e 轨道过渡偶极矩 之间的累加效应分别影响 S o r e t 谱带和 谱带 因 此 S o r e t 谱 带和 谱 带位 置 的移动 说 明 p H诱导 C y t C 的结构发生了变化 对于 C y t c A uNP s 复合体 系 p H从 7 5 到 2 0 变化 时 5 3 0 a m附近吸收谱 峰没 有发生明显的位置移动 即C y t C 的结构没有发生明 5 40 5 2 0 5 0 0 C 弋 4 0 5 4 0 0 3 9 5 A nm DH 图3 A Cy t C 在 p H 7 0 的P B S中的紫外吸收谱 B C y t e 实线 和 Cy t c AuN P s 复合物 虚线 的 S o r e t 谱带和 Q谱带的 UV V is 吸收峰随着 p H值的变化关系 F ig 3 A UV V i s a b s o r p t io n s p e ct r u m o f Cy t C i n P B S a t p H 7 0 B uV v i s a b s o r p ti o n p e a k s o f S o r e t b a n d a n d Q b a n d o f C y t c s o l id l i n e a n d C y t e An N P s co mp l e x d o t t e d l i n e a s a f u n ct io n o f p H v a l u e Th ein s e r t infi g u r eA s h o wst h eUV Vis a b s o r p t io n s pe ct r ao fCy t C a n dCy t c AuNPs co mpl e xinPBS a t p H 5 0 wh ich is n o r ma l iz e d b y t h e s p e ct r u m o f S o r e t b a n d r r 一 9 c面 q J o o No 5 王艳艳等 电化学和紫外一 可见吸收光谱法研究p H和金纳米粒子对细胞色素c 的影响 1 1 3 1 显 的变化 从而可 以说明 A u NP s 的加入使溶液相 C y t C 耐酸 能力增 强 我们 推测 这 可能是 由于 A u NP s 在 C y t C 表面的吸附阻碍 了溶剂和 C y t C 的直接 接触所致 3 4 p H和Au NP s对吸附态 C y t c 的影响 图4 A和 4 B分别是 C y t C 在不 同p H下的C V曲 线及对应 的还 原峰 电流 图4 C和 4 D是 C y t C 吸附 Au NP s 后在不 同p H下 的C V曲线及对应 的还原峰 电流 其中的插 图是对应 的局部放大 图 C y t c 的氧 化还原是指血 红素 中心 卟啉铁二价和三价之间的 转换 对于Au S A Ms C y t C 体系 图4 A 当p H从 7 5 变化 到 2 0时 氧 化 还 原峰 变 宽 峰 电流 变 小f 图 4 B 当p H为 3 0 时 C y t C 氧化还原峰消失 峰 电流 几乎为零 根据 C V结果 积分 电活性 C y t C 的量 对 应p H值分别为 6 0 5 0 4 0 3 0的电活性的C y t C的 比例分别 为9 3 6 6 7 4 3 7 7 5 8 当溶液 的 p H值从 2 0回复到 7 5 时 仍然观 察不到 C y t C的氧 化还原峰 说明p H值诱导C y t C 的变性是不可逆 的 Wa l d e ck小组 的报道也支持了这一结论 图4 C是吸附了A uNP s 后的C y t c在不 同p H下 的C V曲线 从 图中可 以看 出 p H值 为7 0时 C y t C 显示电活性的量最大 随着p H值的减小 C y t C 的峰 电流呈现减小趋势 p H值为 4 0 时 氧化还原峰 电流 几乎消失 图4 D 对 比没有吸附Au NP s 的体系 吸 附A uNP s 之后 的C y t C 完全变性 的p H值提前 了一 个单位 积 分不 同p H值下 电活性 C y t C 的量 对应 p H值 6 0 5 0 4 0的 电活 性 C y t C的 比例 分 别 为 9 0 3 6 5 4 6 0 相 比没有吸 附A u NP s 的体系 相 同p H值 时电活性 的C y t C 的 比例减小 说明吸附 A u NP s 之后 的C y t C 抵抗 p H值保持 自身结构 的能 力降低 同时发现 p H值恢复到中性范围的时候 变 性后的C y t C 在C V扫描的时候不显示电活性 说明 吸 附了A u NP s 的C y t C由p H诱导的变性也是不可 逆 的 由于该 自组装膜在研究条件下是稳定的 因此 我们推断构象变化 引起失活是 C y t C 不显示 电活性 图4 A An S A Ms C y t e 体系不同 p H下的 C V曲线 B 相应还原峰电流 扣除了双电层后 的净 电流 及对应 A 的局部放大 图 C A u S AMs C y t c A u NP s 体系不 同p it 下 的C V曲线 D 相应 还原 峰电流 扣除了双 电层后的 争电流 及 对应 c 的局部放大图 F i g 4 A CV cu r v e s o f Au S A Ms C y t C f o r d iff e r e n t p i t v a l u e s B t h e ca t h o d ic p e a k cu r r e n t s d o u b l e l a y e r cu r r e n t is d e d u ct e d o f CV cu r v e s in A a s a f u n ct i o n o f p H a n d t h e i n s e r t is p a r t ia l e n l a r g e d v ie w o f A C C V cu r v e s o f A u S AMs C y t c A u NP s f o r d iff e r e n t p H v a l u e s D t h e ca t h o d ic p e a k cu r r e n t s d o u b l e l a y e r cu r r e n t is d e d u ct e d o f CV cu r v e s in C a s a f u n ct io n o f p H a n d t h e in s e r t i s p a r t ia l e n l a r g e d v ie w o f C 1 1 3 2 A ct a P h y s 一 C h i m S i n 2 0 1 2 Vo 1 2 8 的一个主要原因 C y t c活性中心和 电极之间的距离 是影响 C y t c 电活性的关键因素 文献 表 明 采用 以羧酸基为末端 的 自组装 分子 HS C H 1 C OO H 将 C y t c 固定到 电极表面 当 8时 标准 电子转移速 率常数随着 电活性 中心和 电极之 间距离 的增大呈 指数衰减 本工作中采用x 1 0的 自组装分子 所 以 当电活性 中心和 电极之 间的距离增大时 其 电流将 呈指数衰减 p H降低诱导 C y t c 解折叠 肽链打 开 血红素暴露出来 血红素缝隙的打开可 以促进 C y t c 和 电极之间的电子传输 但是在循环伏安 中并没有 观察到 电流增大 的现象 我们推测 C y t c在解折叠 和稳定化过程 中 其血红素 中心和 电极之间的距离 增大 所以 在 C V中观察不到其明显的氧化还原电 流 解折叠的蛋 白质和 白组装双分子之间的相互作 用可能使C y t c发生了不可逆变性 疏水的肽链部分 可 以与 自组装分子层 的烷基链结合 血红素部分 可 以与水分 子配合 这些稳定化作用将抑制 C y t c 恢复到 自然状态 此外通过对 比uV Vi s 和 c v的结 果发现 吸附在电极表面的吸附态C y t c 的稳定性低 于 其在 溶液 中 的 自由态 C y t c 溶 液 中的 C y t c 在 p H 2 5附近发生结构的 明显变化 吸 附态 C y t c 以 及吸附了A u N P s 的C y t c在 p H分别为 3 0 和4 0时 几乎完全失活 我们推测可能与C y t c结构变化 的灵 活性有关 当 C y t c吸附在电极表面时 其肽链部分 和 白组装分子层之间发生化学键合 限制 了C y t c在 电极表面的流动 从而其稳定性下降 4 结论 C y t c 以亚单层共价 固定在 电极表面 C V结果 显示 p H为中性 时 A uNP s 使得C y t c和电极之间的 电子传输能力增强 但电活性 C y t c 的量没有明显变 化 表明Au NP s 的加入使得 C y t c部分失活 U V V is 和 C V结果表明 p H能诱导C y t c变性 A u NP s 的加 入使得 白由态 C y t c耐酸能力增强 吸附态 C y t c 耐 酸能力减弱 变性 的主要原因是 p H使 C y t c 的构象 发生了变化 而且这种变性是不可逆 的 Au N P s 的 加入使得吸附态 C y t c完全变性的p H值提前一个单 位 Re f er e nce s 1 V e r d o o l d R Gi l l R Un g u r e a n u F Mo l e n a a r R Ko o y ma n R P H Bio s e n s o r s Bio e l e ct r o n 2 01 1 2 7 7 7 2 Z h a n g H Wa n g L J i a n g T a l a n t a 2 0 1 1 8 5 7 2 5 f 8 1 f 9 1 f 1 0 f l 2 1 f 1 3 r 1 4 r l 5 6 7 1 8 1 f l 9 1 2 0 f 2l 1 f 2 2 2 3 r 2 4 1 f 2 5 1 f 2 6 1 Wa n g Z h a n g J Z h a n g D L i H 55 Ma Y R Qi L M Zh o u Y L Zh a n g X X T a l a n t a 2 0 1 1 8 4 71 S u l e N S in g h R S r iv a s t a v a D K Bio me d Na n o t e ch n o 1 2 0 0 8 4 4 6 3 Li u Z L u o L Do n g Y We n g G L i J C o l l o i dI n t e rf a ce S c i 2 0 1 1 3 6 3 1 8 2 Zh a n g J P e a r c e M C T in g B P Yi ng J Bio s e n s o r s Bio e l e c t r o n 2 0 1 1 27 5 3 Pe l e d D Na a ma n R Da u b e S S Ch e m B 2 0 1 0 1 1 4 8 5 81 R a ma l l o L o p e z J M G io v a n e t t i L J Re q u e j o F G L s a a cs S R S h o n Y S Sa l me r o n M Re v B 2 0 0 6 7 4 0 7 3 41 0 Wa n g L D a n g Y Q Z h a n g M S u n J Wu Y Q C h e mi ca l J o u r n a l o fC h i n e s e U n i v e r s i t i e s 2 0 0 9 3 0 1 3 5 王磊 党永 强 张敏 孙健 吴玉清 高等学校化 学学报 2 0 0 9 3 0 1 3 5 Lo f t us A F Re ig h a r d K P Ka p o u r a l e s S A Le o p o l d M C Am Ch e m S o c 2 0 0 8 1 3 0 1 6 49 Do a n Va r g o M L Ge r ig J K Gu l k a C P T r a w i c k M L Da t t e l b a u m J D L e o p o l d M C C o l l o i d I n t e rf a ce S c i 2 0 1 0 3 5 2 5 O Hick s J F S e o k S h o n Y M u r r a y R L a n g mu ir 2 0 0 2 1 8 2 2 8 8 Ha n N N W a n g H Li N Zh o u J Z Lin Z H W u D wa n G J A ct a P 一 C h i m S i n 2 0 1 1 2 7 4 6 8 韩楠楠 王慧 栗娜 周剑章 林仲华 吴迪 万 国江