現(xiàn)場紅外、電化學(xué)壓電石英晶體微天平及其聯(lián)用技術(shù)在幾個生化體系中的應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)場紅外反射電化學(xué)光譜技術(shù)是一種重要的表面科學(xué)研究手段，它可以從原子和分子水平層次上揭示固/液界面的結(jié)構(gòu)和電極反應(yīng)動力學(xué)特征?，F(xiàn)場紅外衰減全反射光譜(FTIR-ATR)分析樣品時不需化學(xué)制備，具有非破壞性的特點，在化學(xué)或生物過程監(jiān)測和固/液界面吸附的研究中有獨(dú)特的作用。電化學(xué)壓電石英晶體微天平(EQCM)可動態(tài)監(jiān)測電極表面低至納克級的質(zhì)量變化及溶液粘密度改變，能提供電極表面覆蓋度及電化學(xué)過程的電容、電阻變化等信息。 將這些方法聯(lián)

2、用可以得到生物或電化學(xué)過程的多維信息，從而為我們研究固/液界面過程提供更可靠的證據(jù)。本學(xué)位論文將電化學(xué)壓電石英晶體微天平與現(xiàn)場紅外反射光譜技術(shù)聯(lián)用，將其應(yīng)用于生物材料表面上蛋白質(zhì)吸附、有機(jī)小分子的氧化還原、新型聚合物的合成及形成機(jī)理方面的研究。主要內(nèi)容如下： 1．綜述了現(xiàn)場紅外反射光譜技術(shù)與電化學(xué)石英晶體微天平的原理和近期研究進(jìn)展。 2．用電化學(xué)石英晶體阻抗法(EQCI)和衰減全反射紅外光譜法(ATR)研究了纖維蛋白原(

3、FIB)在納米生物活性材料TiO<,2>和羥基磷灰石(HAP)上的吸附行為，獲得了FIB吸附過程中電極表面的質(zhì)量變化和電極/蛋白質(zhì)界面雙電層中電容變化以及FIB構(gòu)象變化等信息。以兩步驟連串反應(yīng)機(jī)理分析FIB吸附動力學(xué)。結(jié)果表明，F(xiàn)IB在兩種電極表面的吸附過程均分為吸附和重排兩個過程，F(xiàn)IB在TiO<,2>上的吸附慢于在HAP上的吸附，且難達(dá)到穩(wěn)態(tài)。根據(jù)Sauerbrey方程結(jié)合Martin方程估算了FIB在HAP和TiO<,2>上飽和吸

4、附時的表面覆蓋度，分別為1.67×10<'-6>g cm<'-2>和6.49×10<'-6>g cm<'-2>。紅外譜圖結(jié)果還表明，生物材料的表面組成對蛋白質(zhì)吸附動力學(xué)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化均有影響。FIB在HAP表面吸附時的響應(yīng)更大，并對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的變化影響更大。 3．用EQCM和現(xiàn)場紅外光譜電化學(xué)研究了堿性介質(zhì)中 L-色氨酸的電化學(xué)行為，考察了不同pH值和不同氧化電位對L-色氨酸電化學(xué)行為的影響，發(fā)現(xiàn)L-色氨酸在金電極上發(fā)生了

5、不可逆的氧化還原反應(yīng)，氧化還原過程有H<'+>的參與。L-色氨酸氧化還原過程中電極上有物質(zhì)(聚色氨酸)的沉積。掃描電子顯微鏡(SEM)圖表明這種沉積物具有類似聚合物的形貌，用K<,3>Fe(CN)<,6>/K<,4>Fe(CN)<,6>探針對聚合物膜進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)其阻礙了陰離子的電化學(xué)反應(yīng)。研究了聚合物在0.1 M NaOH溶液中的電化學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)聚色氨酸修飾膜的氧化還原反應(yīng)也可能是不可逆的。 4．用電化學(xué)-現(xiàn)場紅外-壓電石英晶體