научная статья по теме ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 8-ГИДРОКСИДЕОКСИГУАНОЗИНА НА ЭЛЕКТРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ Химия

Текст научной статьи на тему «ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 8-ГИДРОКСИДЕОКСИГУАНОЗИНА НА ЭЛЕКТРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ»

ЭЛЕКТРОХИМИЯ, 2008, том 44, № 3, с. 351-356

УДК 541.135

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 8-ГИДРОКСИДЕОКСИГУАНОЗИНА НА ЭЛЕКТРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ

© 2008 г. Ч. Ван**, Тао Лиу**, Ш. Вей*, Ш. Жан*1

* Хубэйский Институт национальностей, Энши, КНР ** Хуажонский Научно-технологический университет, Ухань, КНР Поступила в редакцию 28.03.2007 г.

Приготовлен стеклоуглеродный электрод, модифицированный пленкой многостенных углеродных нанотрубок, который был использован для определения 8-гидроксидеоксигуанозина. Электрохимическое поведение 8-гидроксидеоксигуанозина было изучено методами циклической вольтамперомет-рии и вольтамперометрии при линейной развертке потенциала; показано, что пленка многостенных углеродных нанотрубок облегчает электронный перенос 8-гидроксидеоксигуанозина и таким образом существенно увеличивает высоту пика тока его окисления. Разработан чувствительный и простой электрохимический метод определения 8-гидроксидеоксигуанозина, имеющий линейную электродную функцию в области от 8.0 х 10-8 до 5.0 х 10-6 M. Наименьшая определяемая концентрация равняется 9.0 х 10-9 M. Новый метод был успешно использован для определения 8-гидроксидеоксигуанозина в образцах мочи.

Ключевые слова: 8-гидроксидеоксигуанозин, определение, углеродные нанотрубки, модифицированный электрод.

ВВЕДЕНИЕ

8-Гидроксидеоксигуанозин - это специфический маркер оксидативного повреждения ДНК. Он становится все более популярным, как чувствительный, устойчивый, интегрального типа маркер оксидативного повреждения клеточной ДНК [1]. Поэтому разработка чувствительного, быстрого и простого метода определения 8-гидроксидеоксигуанозина - очень важная задача. Наиболее часто с этой целью используется метод жидкостной хроматографии высокого разрешения [2-5], поскольку он отличается высокой чувствительностью и прекрасной избирательностью. В отличие от жидкостной хроматографии высокого разрешения, электрохимический метод только еще завоевывает позиции популярного аналитического метода, благодаря его высокой чувствительности, хорошей избирательности, быстроте определения и низкой стоимости. К сожалению, сообщений об электрохимическом определении 8-гидроксидеоксигуано-зина очень мало.

В настоящей работе нашей главной задачей является разработка чувствительного и удобного электрохимического метода определения 8-гид-

1 Адрес автора для переписки: zhang_shenghui@163.com (Shenghui Jhang).

роксидеоксигуанозина с использованием замечательных свойств углеродных нанотрубок.

Углеродные нанотрубки - новый наноматери-ал, состоящий главным образом из одностенных и многостенных нанотрубок. Благодаря своему уникальному строению и экстраординарным свойствам, углеродные нанотрубки широко используются в различных областях. В частности, им присущи некоторые тонкие электронные свойства, например, они способны ускорять электронный перенос, что находит широкие применения в электрохимии и электроаналитической химии [6-10]. Однако углеродные нанотрубки почти не растворимы во всех растворителях [11], что сильно ограничивает их применение в электроанализе, в особенности, в приготовлении электродов, модифицированных углеродными нанотрубками. Поэтому ключевая задача - гомогенизировать углеродные нанотрубки в подходящих растворителях.

В настоящей работе нерастворимые многостенные углеродные нанотрубки легко диспергировались в воде в присутствии специального поверхностно-активного вещества - кислого дигексаде-цилфосфата. Кислый дигексадецилфосфат с его двумя гидрофобными С-Н-цепочками, будучи диспергирован в воде, образует однородную и устойчивую суспензию. С помощью кислого дигексаде-цилфосфата однородная устойчивая суспензия

многостенных углеродных нанотрубок легко получается с применением ультразвукового размешивания. С ее помощью на поверхность стеклоугле-родного электрода наносят пленку многостенных углеродных нанотрубок-кислого дигексадецил-фосфата, давая испариться воде. С таким электродом было очень подробно изучено электрохимическое поведение 8-гидроксидеоксигуанозина; показано, что описанная пленка заметно усиливает ток в пике окисления 8-гидроксидеоксигуанозина, а следовательно, и чувствительность его аналитического определения. После оптимизации всех экспериментальных параметров получился чувствительный и удобный электрохимический метод определения 8-гидроксидеоксигуанозина.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Реактивы

Основной раствор 8-гидроксидеоксигуанозина (2.00 х 10-3 M) был приготовлен растворением 8-гидроксидеоксигуанозина (Sigma) в дважды перегнанной воде. Все остальные реактивы имели квалификацию "ч. д. а." и использовались без дополнительной очистки. Все растворы готовились на дважды перегнанной воде. Кислый дигексаде-цилфосфат получен от Fluka. Многостенные углеродные нанотрубки (чистота >95%) получены от Chengdu Organic Chemicals Co., Ltd., Академия наук Китая (www.timesnanj.com). Изначально многостенные углеродные нанотрубки имели чересчур большую длину и с трудом подвергались диспергированию. Поэтому их кипятили с дефлегматором в концентрированной HNO3 в течение 10 ч, чтобы вызвать фрагментирование и карбоксилирование [12]. После такой обработки многостенные углеродные нанотрубки укорачивались и легко диспергировались.

Приборы

Все электрохимические измерения проводились с помощью электрохимического комплекса CHI 660B (CH Instruments, Остин, США) в стандартной трехэлектродной ячейке. Рабочий электрод - стеклоуглеродный, модифицированный многостенными углеродными нанотрубками и кислым дигексадецилфосфатом, противоэлек-трод - платиновая проволочка, а электрод сравнения - насыщенный каломельный.

Приготовление стеклоуглеродного электрода, модифицированного многостенными углеродными нанотрубками и кислым дигексадецилфосфатом.

Процедура приготовления электрода описана в работе [13]. Вначале 5.0 мг многостенных углеродных нанотрубок и 50 мг кислого дигексаде-цилфосфата диспергировали в 5.0 мл дважды перегнанной воды с помощью ультразвуковой об-

работки. Далее стеклоуглеродный электрод механически полировали пастой оксида алюминия с различным размером зерна до зеркального блеска, промывали и обрабатывали в дважды перегнанной воде в ультразвуковом поле в течение 3 мин. Наконец, поверхность стеклоуглеродного электрода покрывали 10.0 мкл суспензии многостенных углеродных нанотрубок - кислого дигексадецил-фосфата и давали воде испариться под лампой инфракрасного света на воздухе. Стеклоуглеродный электрод, покрытый пленкой кислого дигексаде-цилфосфата, готовили по той же методике, но без многостенных углеродных нанотрубок.

Методика анализа

Если не указано иное, в качестве индифферентного электролита при определении 8-гидроксидеоксигуанозина использовался 0.1 М фосфатный буфер (рН 7.0). Стадия накопления проводилась в условиях разомкнутой цепи в течение 6 мин при перемешивании раствора; затем по прошествии 15 с "отдыха" снималась вольтамперограмма при линейной развертке потенциала в интервале от 0.0 до 0.80 В; наконец, измерялся ток в пике при 0.40 В.

После каждого определения на используемом модифицированном электроде снимались пять последовательных циклических вольтамперо-грамм в интервале от 0.0 до 0.80 В со скоростью развертки потенциала 50 мВ с-1 в фосфатном буферном растворе (рН 7.0) для того, чтобы снять возможные адсорбированные вещества и обеспечить воспроизводимость поверхности электрода.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Электрохимическое поведение 8-гидроксидеоксигуанозина

Электрохимическое поведение 8-гидроксидеоксигуанозина исследовалось с помощью циклической вольтамперометрии. На рис. 1 приведены циклические вольтамперограммы, последовательно снятые на стеклоуглеродном электроде, модифицированном многостенными углеродными нанотрубками и кислым дигексадецилфосфатом, в 2.0 х 10-5 М растворе 8-гидроксидеоксигуанозина в 0.1 М фосфатном буферном растворе (рН 7.0). При первом анодном ходе кривой от 0.0 до 0.80 В наблюдается хорошо выраженный пик тока окисления. На последующем обратном ходе кривой нет соответствующего пика тока восстановления, что означает полную необратимость процесса окисления 8-гидроксидеоксигуанозина на стеклоуглеродном электроде, модифицированном многостенными углеродными нанотрубками и кислым дигекса-децилфосфатом.

Как видно из рис. 1, с ростом числа циклов развертки потенциала ток в пике окисления посте-

пенно снижается. Это уменьшение тока в пике может быть вызвано адсорбцией продукта окисления на поверхности электрода, что загрязняет поверхность и замедляет электроокисление 8-гидроксидеоксигуанозина. Поэтому в дальнейшем при определении 8-гидроксидеоксигуанозина записывался именно пик тока первого цикла развертки потенциала.

Для дальнейшего более глубокого изучения уникальных возможностей стеклоуглеродного электрода, модифицированного многостенными углеродными нанотрубками и кислым дигексадецилфос-фатом, в определении 8-гидроксидеоксигуанозина мы исследовали поведение последнего при низкой концентрации на трех различных типах стеклоугле-родного электрода, а именно, на электроде с чистой поверхностью, на электроде, модифицированном кислым дигексадецилфосфатом, и на электроде, модифицированном пленкой многостенных углеродных нанотрубок и кислого дигексадецилфосфата. На не модифицированном стеклоуглеродном электроде (рис. 2, кривая а) и стеклоуглеродном электроде, покрытом пленкой кислого дигексадецилфосфа-та (рис. 2, кривая б), не наблюдается никакого пика окисления 8-гидроксидеоксигуанозина после его накопления в течение 6 мин при потенциале разомкнутой цепи. Но на электроде, модифицированном пленкой многостенных углеродных нанотрубок и кислого дигексадецилфосфата (рис. 2, кривая в), виден хорошо выраженный пик окисления 8-гидроксидеоксигуанозина, потенциал которого равен 0.40 В. Сравнение с электродом с чистой поверхностью или модифицированным кислым дигексадецилфосфатом показывает, что модифицирование пленкой многостенных углеродных нанотрубок и кислого дигексадецилфосфата способствует электронному переносу между электродом и 8-гидрокси-деоксигуанозином и потому существенно повышает пик тока. Причиной этого у

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком