腙化学辅助的磷脂双层电极界面自组装用于酶活分析

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机体内酶的异常表达与许多疾病的发生息息相关。因此，酶活分析对于生命科学研究及临床医学检验具有非常重要的意义，因而一直是学术界关注的热点。近年来，基于功能化电极发展酶活分析电化学新方法的报道越来越多，但这些方法往往具有耗时长、选择性低等缺陷，而且容易受到很多因素的干扰，大大降低了检测的准确性及稳定性。

南京大学/上海大学的李根喜教授、张娟副研究员等最近提出了一种酶活分析的新策略，他们通过腙化学在电极表面介导磷脂双层自组装，提高了检测的精确度以及重复性，开拓了新型电化学方法研究的新视角。众所周知，在固定面支撑的脂质双层中，锚定磷脂双层表现出很好的机械性及功能化稳定性。同时，腙化学作为一种化学选择性连接的方式已经应用于金属以及共价有机架构材料、动态组合化学、分子开关以及传感器研究等方面。鉴于腙化学性连接的优势，他们以肼作为表面耦合基团，并将其装配到锚定链上，进而连接到固体表面介导磷脂双层的自组装。由于磷脂双层具有良好的绝缘性，能够有效地阻止亲水性电化学探针接近电极表面，从而直接影响电子传递的效率，因此他们通过腙化学辅助磷脂双层在电极界面自组装，并利用自组装磷脂双层的绝缘性质构建了一种酶活分析的电化学方法。以醛缩酶为例，他们利用醛缩酶水解产物甘油醛-3-磷酸和磷酸二羟丙酮中的羰基与电极表面事先修饰好的肼基团经化学选择性反应所形成的腙键将脂质衍生物连接到电极表面，由于该衍生物能够在电极表面自组装形成脂质双层，进而阻碍亲水性电化学探针铁氰化钾的运输，他们据此建立了醛缩酶电化学分析的新方法。

图1. 腙化学介导脂质双层电极界面自组装的机理示意图。

图2.（A）酶底物辅助形成磷脂双层抑制亲水性电活性探针运输的机理示意图；（B）（C）不同修饰阶段循环伏安法的图谱及电化学阻抗的图谱。

该方法表现出较宽的线性检测范围以及较高的精确度和稳定性。相关成果近期发表在Analytical Chemistry 上。文章的第一作者是上海大学生命科学学院的副研究员张娟博士，该研究工作得到国家基金委重点及面上项目的支持。

该论文作者为：Juan Zhang, Xiaonan Wang, Tingjun Chen, Chang Feng and Genxi Li

Electrochemical Analysis of Enzyme Based on the Self-Assembly of Lipid Bilayer on an Electrode Surface Mediated by Hydrazone Chemistry

Anal. Chem., 2017, 89, 13245, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b03197