咖啡酸在化學(xué)修飾電極中的應(yīng)用研究和展望
咖啡酸為止血升白細(xì)胞藥,具有收縮增固微血管、提高凝血因子的止血功能、升高白細(xì)胞和血小板的作用。常用于外科手術(shù)時(shí)預(yù)防出血或止血,以及內(nèi)科、婦產(chǎn)科等出血性疾病的止血。也用于各種原因引起的白細(xì)胞減少癥、血小板減少癥。咖啡酸的酯類衍生物已經(jīng)被鑒定為蜂膠及多種中草藥的主要活性組分,具有抗菌、消炎、止癢、抗氧化、增強(qiáng)免疫、保護(hù)胃粘膜、降血糖、降血脂、抗腫瘤等多種功能,對(duì)人體有著廣泛的醫(yī)療、保健作用,現(xiàn)已成為各國(guó)科學(xué)研究的熱點(diǎn),并成為新興的保健品倍受推崇。因此,咖啡酸是醫(yī)藥保健的重要原料和中間體。
近幾年來(lái),通過(guò)國(guó)內(nèi)部分知名科研機(jī)構(gòu)的生物化學(xué)研究表明,咖啡酸還可以作為電催化氧化材料運(yùn)用于化學(xué)修飾電極。
化學(xué)修飾電極是將具有優(yōu)良化學(xué)性質(zhì)的分子、離子、聚合物以化學(xué)薄膜的形式固定在電極表面,使電極具有某種特定的化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)。煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)是目前已知300多種脫氫酶的輔酶,同時(shí)它也是許多生物氧化還原電子傳遞鏈中的重要物質(zhì),因此NADH作為研究生物、生命和生理過(guò)程的重要基礎(chǔ)物質(zhì),是目前氧化作用中使用最廣泛的電子載體。人們對(duì)其電化學(xué)性質(zhì)的研究表明,它在普通電極上的氧化具有較大的過(guò)電位,其氧化過(guò)電位一般超過(guò)1.1V ,且其氧化產(chǎn)物易在電極表面吸附而引起電極的鈍化,使得NADH的直接電化學(xué)測(cè)量十分困難。克服這個(gè)困難的方法之一通常是利用媒介體,通過(guò)媒介體的傳遞使得NADH的傳遞速率得到改善,過(guò)電位得到顯著降低。這些媒介體包括醌類,氧化還原染料,金屬絡(luò)合物。修飾的方法一般采用吸附,聚合,電沉積。吸附是早期修飾電極的方法,這種方法制備的電極往往壽命很短,重現(xiàn)性差。聚合及電沉積方法制備的電極由于穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好而引起人們廣泛重視。
一般含有鄰醌形式的化合物對(duì)NADH的氧化具有很好的電催化作用,如將含有鄰醌形式的化合物共價(jià)鍵合在電極表面制成的修飾電極對(duì)NADH的氧化具有很好的催化作用。咖啡酸是一種具有鄰醌形式的化合物,目前實(shí)驗(yàn)是通過(guò)電沉積的方式將咖啡酸鍵合在電極表面,研究了修飾電極的性質(zhì)及其對(duì)NADH的催化作用。咖啡酸修飾到電極表面的過(guò)程分為二步:第一步,當(dāng)電位進(jìn)行氧化掃描時(shí),咖啡酸氧化為醌;第二步,玻碳電極表面的活性基團(tuán)(羥基等)進(jìn)攻醌。這樣咖啡酸通過(guò)鍵合作用就沉積在電極表面上了,因此咖啡酸就以分子的形式修飾在電極表面上。電極反應(yīng)呈現(xiàn)表面波性質(zhì),該氧化還原峰的產(chǎn)生來(lái)源于咖啡酸結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個(gè)羥基(3′,4′)的氧化與還原。
在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,NADH的氧化峰電位一般在+0.280V左右,而在同樣的條件下,未修飾的玻碳電極上的氧化電位為+01596V,因此過(guò)電位降低了316 mV。陽(yáng)極峰電流增大是由于NADH的加入,生成了更多還原形式的咖啡酸,還原峰降低是由于氧化形式的咖啡酸同時(shí)參與電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)。這說(shuō)明該修飾電極對(duì)NADH具有良好的催化作用。將修飾電極保存在磷酸緩沖溶液中一周后測(cè)試,其峰電流基本不變,結(jié)果表明該電極呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。
雖然目前很少有利用咖啡酸修飾電極來(lái)研究對(duì)NADH的催化氧化的報(bào)導(dǎo)。但通過(guò)已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,咖啡酸修飾電極對(duì)NADH具有催化作用好,穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。這就為該產(chǎn)品在化學(xué)修飾電極中的應(yīng)用開發(fā)研究奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
同時(shí),化學(xué)修飾電極擴(kuò)展了電化學(xué)的研究領(lǐng)域,目前已廣泛應(yīng)用于生命、環(huán)境、能源、分析、電子傳感以及材料科學(xué)等諸多方面,將會(huì)把咖啡酸的應(yīng)用從目前傳統(tǒng)的醫(yī)療保健和中間體領(lǐng)域擴(kuò)大到很多全新的領(lǐng)域,為該產(chǎn)品構(gòu)造一個(gè)廣大的市場(chǎng)空間,發(fā)展前景十分廣闊