離子通過離子通道轉移反應的研究.pdf

1、生物膜的形成對生命的進化有著特殊意義,它是非細胞生物與細胞生物的一個重要的分界點。生物膜保持著細胞內各個部分的結構有序性,它與細胞內的能量代謝、細胞和外界環(huán)境的物質交換、蛋白質等大分子的生物合成及信息傳遞等重要過程有著密切關系。電荷運動是生命現(xiàn)象的基本過程,也是生物膜的基本特征。液/液界面被認為是最簡單的模擬生物膜的模型,其界面上的電荷(電子、離子)轉移過程是目前電化學和電分析化學領域的研究熱點之一。離子轉移是電荷轉移中最簡單的一類,也

2、是溶液萃取,相轉移催化,電滲析及生命科學等諸多領域中常見的物理化學過程。生物膜上的離子轉移不僅維持著活體細胞正常的新陳代謝活動,還與神經興奮與傳導,中樞神經系統(tǒng)的調控功能,心臟搏動,平滑肌蠕動,骨骼肌收縮,激素分泌等多種生命活動過程密切相關。因此,研究生物膜上離子轉移的過程,建立合理完善的界面過程動力學理論,對于認識、理解許多離子跨膜轉移機制,揭示生命過程的奧秘具有重要的意義。
　　本文結合上世紀80年代末Bard等人提出并發(fā)展的

3、掃描電化學顯微鏡(Scanning Electrochemical Microscope, SECM)技術,Girault等人借鑒微電極技術構造的微液滴和微孔支撐的液/液界面以及今年來發(fā)展起來的微滴法(Droplets),研究了金屬離子在仿生界面上的離子轉移過程。主要研究內容包括：⑴回顧了液/液界面電化學的發(fā)展歷史,介紹了液/液界面電化學的基本理論及研究方法,詳述了微滴法、離子轉移反應的原理及其在界面電化學研究中的應用。⑵將氧化鋁模板(

4、AAO)修飾在液/液界面上模擬離子通道,以二苯并十八冠六(DB18C6)作為有機相中的離子載體,以K+為水相中的反應物,通過控制氧化鋁模板的孔徑我們得到了一系列K+通過該通道轉移的熱力學和動力學數據,觀察到了離子通過離子通道的動態(tài)過程,離子通過該通道轉移的標準反應速率常數與離子通道,也就是氧化鋁模板的孔徑有著密切關系。這些研究有助于我們更好地探究界面離子轉移機理,以及認識生命過程中金屬離子跨膜轉移機理。⑶采用微滴法與掃描電化學顯微鏡研究

5、了冠醚加速金屬離子在界面上的轉移反應,由于離子液體作支持電解質大大的拓寬了我們所研究的電位窗口,使得我們在界面上成功地觀察到了鎂離子的轉移反應,發(fā)現(xiàn)當微管中鉀離子或者鎂離子的濃度遠高于有機相中DB18C6的濃度時,電流主要受DB18C6的擴散所控制,同時我們還得出了該體系下鉀離子與鎂離子在界面上轉移的相應的動力學與熱力學參數。⑷采用一種厚有機液膜(離子液體)修飾固體電極的方法來研究離子轉移伏安。通過此方法,我們可以采用最為普通的TCNQ