纳米ZnO原位修饰电极绿色制备及结构简单的P450酶生物传感器

The development of a nano-modified electrode consisting of cytochrome P450 proteins would be a key technology with which to establish simple drug metabolizing biosensors or screening devices for drug inhibitors. Herein we design a green corrosion of Zn alloy method for the production of ZnO nanostructures, which was used as the electrode-modified material. Then, the P450 proteins could be fixed on the ZnO-modified electrode by using the electrostatic adsorption properties of ZnO. Thus, a P450 drug metabolism electrochemical biosensor with a simple configuration was set up. The research is focus on following topics: In situ green preparation of ZnO nanostructures-modified electrode；Physics and chemistry property of P450; Interaction between ZnO nanostructures and P450 proteins, and guide to synthesis of the ZnO structure; Detected the direct electron transfer from P450 adsorbed on electrode and applied it to drug metabolism evaluation.

将肝脏中参与药物代谢的P450酶固定在电极上，组装成P450酶生物传感器，对候选药物的体内代谢研究及新药研发具有重要意义。本项目通过在电极表面镀上一层Zn形成Zn合金，基于原电池腐蚀原理在水热体系中优先腐蚀Zn，形成纳米ZnO，实现纳米ZnO原位修饰电极绿色制备技术。同时借助于纳米ZnO自组装特性将P450酶固定在纳米ZnO修饰电极界面上，实现结构简单的P450药物代谢酶生物传感器的构建。主要内容与关键技术包括：研究ZnO原位修饰常用电极（如金电极等）的绿色制备技术及机理，研究原电池腐蚀体系中氯离子等离子对ZnO纳米结构、形貌的调控，同时深入分析P450酶与纳米ZnO界面间的相互作用、P450酶在纳米ZnO界面上的理化性质，并反馈于纳米ZnO结构、形貌的调整；所构建的P450传感器性能评估。旨在深刻认识上述科学问题，为结构简单的P450酶传感器的构建及其药物代谢中应用提供理论依据和基础。

我们采用参与药物代谢的P450酶来组建药物筛选电极。围绕上述科学问题进行了系统而深入的研究：采用原位绿色合成技术在碳纤维及ITO等材料上制备了一系列的纳米ZnO复合电极，并深入研究了制备工艺和纳米ZnO复合材料结构、形貌间的关系；在上述构建的纳米ZnO复合电极上组装PC12等细胞，构建用于药物筛选的细胞电极，通过不同药物刺激细胞所释放出来的不同浓度电化学活性物质（如H2O2）的检测从而实现对药物的筛选。本项目在国内外核心期刊发表研究论文全文12篇，其中SCI收录9篇；申请中国专利4项，获得授权4项。有望对细胞电极的构建及其在药物筛选中的应用提供理论依据和应用参考。