細胞色素在表面增強拉曼活性界面的電子轉移研究

《細胞色素在表面增強拉曼活性界面的電子轉移研究》是依託吉林大學，由韓曉霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：細胞色素在表面增強拉曼活性界面的電子轉移研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：韓曉霞
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

表面增強拉曼散射（SERS）光譜能夠提供吸附於金屬界面分子水平的細胞色素的結構信息，為細胞色素的電子轉移、結構動力學等方面的研究提供了便利。然而，常用貴金屬界面的生物相容性和電子轉移效率是目前電化學結合SERS研究細胞色素電子轉移所面臨的兩個主要問題。新型SERS活性基底過渡金屬和半導體納米材料具有良好的生物相容性和電荷轉移化學增強特性。本研究擬以過渡金屬和半導體SERS活性基底研究細胞色素在其界面的電子轉移行為，包括生物相容性過渡金屬和半導體納米材料的製備、細胞色素在活性界面的吸附方式、電子轉移機理、SERS化學增強機理研究等。研究目標是突破外加電場的限制實現細胞色素在生物相容性活性界面直接的電子轉移，並深入理解其電子轉移機理，為基於SERS的細胞色素電子轉移及其生物活性研究提供新的活性界面，同時也為深入理解SERS的電荷轉移理論提供新的理論依據。

結題摘要

細胞色素是生物體內一類重要的血紅素蛋白質，廣泛參與生命體內多種生物學過程，體外研究其結構與功能對臨床醫學、腫瘤生化等具有重要的研究意義。表面增強拉曼光譜（SERS）具有高靈敏度、選擇則性好及光譜不受水干擾等特點。我們利用SERS光譜探究了細胞色素在過渡金屬基底上的電子轉移，並對其電子轉移機理提出了合理解釋。本研究為蛋白質的SERS研究提供了生物相容性基底，並拓寬了過渡金屬納米材料在氧化還原蛋白質研究領域的套用。主要的研究內容如下： （1）過渡金屬鎳島膜為基底研究細胞色素的電子轉移 以鎳島膜為SERS活性基底，利用表面增強共振拉曼散射（SERRS）光譜研究了細胞色素b5（Cyt b5）、細胞色素c（Cyt c）與肌紅蛋白（Mb）在過渡金屬上電子傳遞。結果表明，Cyt b5與Cyt c與鎳之間存在相似的強親和力，而Mb與鎳之間的親和力很微弱。Cyt b5與Cyt c都能夠直接接收來自鎳基底的電子，這種電子傳遞對受環境pH值影響。我們還發現吸附於鎳島膜上的Cyt b5能夠將電子傳遞給Mb，其生物活性沒有被破壞，證明了鎳表面具有良好的生物相容性。另外，通過電化學方法粗糙化鎳基底，提高了其對Cyt c的拉曼信號增強能力。 （2）細胞色素c在過渡金屬納米材料上的生物相容性及電子轉移探究 製備了貴金屬和過渡金屬SERS活性納米材料，利用SERS光譜探究了Cyt c與貴金屬和過渡金屬之間的電子轉移。結果表明還原態Cyt c與銀基底間的電子轉移具有激發光波長依賴性，而鎳和鈷與氧化態Cyt c間能夠發生直接的電子轉移而且不依賴於雷射。鎳和鈷納米材料具有Cyt c還原活性。另外，相比於貴金屬，過渡金屬具有更好的生物相容性。我們還分別探討了Cyt c與貴金屬和過渡金屬之間的電子轉移機理。