中國蘆薈又稱(chēng)作斑紋蘆薈,其作為藥用植物被載入中國藥典。蘆薈有500多個(gè)品種,可藥用的達50余種,其味苦性寒,歸肝經(jīng)、心經(jīng)、胃經(jīng)、大腸經(jīng),可以治療肝火頭疼、目赤腫痛、熱解便秘、燙傷、咳嗽,也可美容,臨床應用于五官科、內科,外科及腫瘤科等。研究證明蘆薈多糖是蘆薈的主要有效成分之一,具有殺菌消炎、抗病毒、抗胃潰瘍、抗腫瘤和免疫調節等作用,因此蘆薈多糖成為蘆薈產(chǎn)品研發(fā)關(guān)注的重點(diǎn)。近年來(lái),蘆薈在醫藥、美容和日用品等方面應用廣泛,但針對蘆薈多糖合成水平的監測技術(shù)相對薄弱,因此,有必要建立操作簡(jiǎn)便的蘆薈多糖測定方法,便于檢測蘆薈的生長(cháng)狀況及考查蘆薈原料的質(zhì)量。Lin等采用苯酚~硫酸顯色反應法和電化學(xué)差示脈沖伏安法測定了蘆薈不同部位的多糖含量;佘曉雷采用精制蘆薈多糖測得蘆薈多糖對葡萄糖的換算因子,樣品經(jīng)前處理除雜質(zhì),用苯酚~硫酸法測定蘆薈中多糖的含量;程萬(wàn)清等采用分光光度法測定蘆薈樣品中蘆薈多糖的含量,但上述方法均無(wú)法實(shí)現對在體蘆薈植株中蘆薈多糖的動(dòng)態(tài)監測。


碳纖維具有質(zhì)量輕、尺寸小、比表面積大、吸附性好及電化學(xué)性能穩定等優(yōu)點(diǎn),是優(yōu)良的電極材料。在生物分析領(lǐng)域,碳纖維微電極(CFME)可以實(shí)現細胞胞內及胞間生物因子的無(wú)損分析,為在體實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測蘆薈多糖因子水平提供了更加高效、準確的技術(shù)方法和手段。納米材料修飾電極具有更高的靈敏度,同時(shí)能更好地消除共存組分的干擾,提高檢測選擇性。


使用活體檢測技術(shù)對生物體內組分進(jìn)行快速檢測,能夠更準確地反映活體生物體內目標分析物的真實(shí)水平。與通常的離體分析過(guò)程相比,活體檢測技術(shù)將采樣與檢測過(guò)程集成為一步,顯著(zhù)提高了活體生物分析的效率。在活體分析領(lǐng)域,基于相關(guān)電化學(xué)檢測動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展和新型活體檢測電極的研制,電化學(xué)檢測技術(shù)正逐步用于不同動(dòng)植物體系中多種成分的分析。低損傷的電化學(xué)分析方法非常適合活體分析,它能實(shí)現反復對同一生物體進(jìn)行采樣,而不造成嚴重的侵入式傷害。


迄今,關(guān)于實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地在體監測蘆薈多糖水平隨環(huán)境應激變化波動(dòng)情況的研究鮮見(jiàn)報道。本文采用金納米粒子修飾的碳纖維微電極提高檢測靈敏度,將修飾電極嵌入活體植株凝膠中,實(shí)現了對不同光照條件下生長(cháng)的蘆薈植株中蘆薈多糖水平的動(dòng)態(tài)監測。


1實(shí)驗部分


1.1試劑、材料與儀器


氯金酸(HAuCl4·4H2O)、乙醇(分析純)和葡萄糖(分析純)購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司;蘆薈(6周齡,中華蘆薈,零零壹蘆薈農業(yè)科技有限公司);碳粉導電膠(自制);實(shí)驗用水為超純水。


XD-RFL型倒置顯微鏡(寧波舜宇儀器有限公司);CHI660D型電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司);AR224CN型分析天平(上海奧豪斯儀器有限公司);KQ-500E型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。電化學(xué)實(shí)驗采用雙電極系統:碳纖維電極為工作電極,Ag/AgCl為參比電極。


1.2實(shí)驗過(guò)程


1.2.1納米金分散液的制備將1 g AuCl3·HCl·4H2O溶解于100 mL二次蒸餾水中配制10 g/L HAuCl4溶液;將1 g檸檬酸三鈉溶解于100 mL二次蒸餾水中配制10 g/L C6H5Na3O7·2H2O溶液;將0.345 g碳酸鉀溶解于100 mL二次蒸餾水中配制成10 g/L K2CO3溶液;將1 g單寧酸溶解于100 mL二次蒸餾水中配制成10 g/L C76H52046溶液。室溫下在燒杯中依次加入20 mL蒸餾水、0.560 mL 10 g/L的檸檬酸三鈉溶液、0.3 mL 10 g/L的單寧酸和碳酸鉀溶液,攪拌直至溶液呈酒紅色,即得粒徑為(6±2)nm的納米金粒子分散液。


1.2.2納米金修飾碳纖維微電極的制備取10 mL納米金分散液置于50 mL小燒杯中,將碳纖維電極和Ag/AgCl參比電極放入其中,恒定電流模式下于2.0 V電沉積30 min,即在碳纖維微電極(CFME)表面構建了納米金修飾層,取出用水沖洗,晾干,即得納米金修飾碳纖維微電極(AuNPs/CFME)。


2結果與討論


2.1碳纖維微電極在蘆薈凝膠層中的電化學(xué)響應及檢測穩定性


將CFME置于納米金溶膠中,球形納米金粒徑為15 nm[圖1(A)],圖1(B)中517 nm處的峰是粒徑為15 nm的納米金的紫外特征吸收峰,于1.5 V下電沉積30 min制得AuNPs/CFME.由AuNPs/CFME的SEM照片可見(jiàn),未修飾的CFME表面光滑平整[圖2(A)],修飾后電極表面被一層納米金包裹,電極直徑略有增加,表面積增大[圖2(B)].

圖3為AuNPs/CFME的EDS譜圖,AuNPs/CFME的Au含量為0.117%,表明金納米粒子已修飾在CFME表面。


用消毒刀片在蘆薈葉片表面剖開(kāi)一個(gè)5 mm×5 mm的檢測窗口(圖4插圖),使蘆薈植株的儲水凝膠組織暴露,分別插入碳纖維微電極與Ag/AgCl參比電極進(jìn)行差分脈沖掃描,電極直徑6μm(φtip<6μm),插入深度1 mm,掃描范圍0.5——~0.2 V.由圖4可見(jiàn),在0.2——0.3 V電位處出現1個(gè)氧化峰,在檢測窗口處滴加100μL 10-2mol/L的葡萄糖溶液后,該氧化峰電流明顯增加,且峰電位偏移小于0.1 V,與文獻報道的峰電位一致,推測該峰為蘆薈多糖的氧化峰。

將一根潔凈的CFME置于儲水凝膠組織中連續進(jìn)行循環(huán)伏安掃描6次,掃描速率100 mV/s,掃描范圍1.0——~0.4 V.結果如圖5所示,電流強度隨掃描次數的增加而遞減,表明CFME在蘆薈儲水凝膠組織中檢測蘆薈多糖的穩定性較差。這是由于在蘆薈儲水凝膠組織中,葉酸含有對氨基苯甲酸的苯環(huán)結構從而在電化學(xué)檢測過(guò)程中表現出強吸附作用;另外,蛋白酶等物質(zhì)會(huì )在傳感界面產(chǎn)生非特異性吸附,對電極產(chǎn)生明顯的鈍化作用,使CFME對蘆薈多糖的檢測靈敏度明顯降低,對電化學(xué)動(dòng)態(tài)監測蘆薈葉儲水凝膠組織中的蘆薈多糖水平有嚴重的干擾。