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本文将具有电化学活性的二茂铁基团(Fc)和生物活性的烟酰胺酰嘌呤二核苷酸(辅酶NAD+)同时连接到具有生物相容性的水溶性高分子聚乙烯亚胺(PEI)的骨架上,合成了电化学活性高分子辅酶衍生物PEI-Fc-NAD。
紫外和红外光谱表明二茂铁和辅酶NAD+被固定到高分子骨架上。利用紫外分光光度法对其生物活性进行了表征,结果表明,连接到高分子骨架上的NAD+分子具有生物活性,其酶促反应符合米氏方程,但动力学米氏常数比自由状态的辅酶NAD+高。
利用循环伏安法和计时安培法研究了PEI-Fc-NAD在溶液状态和固定化状态下的生物电化学特性。实验中选用了两种脱氢酶,乙醇脱氢酶(ADt{)和L-赖氨酸脱氢酶(LysDH),分别采用了基于静电力的层层自组装技术(Layer-by-layeradsorption method,LBL)和聚乙二醇(PVA)包埋两种固定化方法将酶固定化,构筑了相关脱氢酶电化学传感器。实验结果表明,PEI-Fc-NAD无论是溶液状态下还是固定化状态下均具有生物电化学活性,可以实现脱氢酶与电极之间的电子传递。
通过LBL法分别构筑了乙醇脱氢酶和L厂赖氨酸脱氢酶修饰电极,它们均对底物表现出特征电化学响应,而且通过改变多层自组装膜的层数可以有效控制修饰电极的电流响应值。PEI-Fc-NAD与脱氢酶之间的静电相互作用使得用此方法得到的修饰电极具有良好的稳定性。
本文合成的电化学活性高分子辅酶衍生物同时具有二茂铁的电化学特性和辅酶的生物活性,可以在较低的电压下实现辅酶分子的电化学氧化再生,不仅可以实现脱氢酶和电极之间的电子传递,而且易于固定化,为无试剂化脱氢酶电化学生物传感器的构筑提供了通用平台。