Obsah Úvod Seznam zkratek

3. Teoretická část

3.1. Elektrochemické chování adeninu a guaninu na rtuťových a grafitových elektrodách v přítomnosti mědi

Již před 40 lety se objevily práce Smithe a Elvinga, které se zabývaly možnostmi elektrochemického stanovení pyrimidinových a purinových derivátů za použití polarografických metod [1]. V 80-tých letech minulého století Paleček a jeho spolupracovníci zjistili, že báze nukleových kyselin jsou schopny reagovat se rtuťovou elektrodou a vytvářet s ní při positivních potenciálech málo rozpustnou sůl. Této reakce bylo využito pro stanovení purinových a pyrimidinových derivátů za použití katodické rozpouštěcí voltametrie na stacionárních rtuťových elektrodách při velmi nízkých koncentracích (až 1 nM) [2]. Později pro mikrostanovení DNA použili ve square-wave voltametrii jiné rozpouštěcí techniky - adsorptivního strippingu [3]. Adsorpční rozpouštěcí analýza byla prokázána jako důležitá metoda stopové analýzy pro svůj široký interval využití a relativně jednoduchého přístrojového uspořádání [4 - 6], což dokazují i práce Fleminga [7] a van den Berga [8], kteří popsali stanovení adeninu za použití této metody.

Jelikož komplexy kovů a purinových nukleotidů hrají důležitou roli v mnoha biochemických systémech (přenos energie a oxidační fosforylace), byly intenzivně studovány interakce mezi purinovými deriváty a ionty kovů [9]. První, kdo se podrobněji zabýval voltametrickou studií systému měď - adenin byl Hutchings [10]. Výběr tohoto systému byl iniciován faktem, že měď je nezbytným prvkem pro metabolismus mnoha živých organismů a zároveň je složkou mnoha proteinů a enzymů.

V roce 2001, Farias [11,12] ve svých pracích, popisující stopové stanovení adeninu, prezentoval nový citlivý voltametrický přístup založený na adsorpci komplexu adeninu s mědí na statické rtuťové elektrodě. Bylo zjištěno, že pro simultánní stanovení adeninu a guaninu ve vzorku, je potřeba do roztoku přidat ionty kovů, které by vytvářely vhodný komplex. Jedním z těchto kovů je měď, která při vyšší koncentaci purinů snižuje tvorbu filmu a umožňuje vznik elektroaktivních komplexů vzorku.

Elektrochemické adsorpční rozpouštění (adsorptivní stripping) na HMDE využil A. Safavi této metody jako nástroje stopové analýzy mědi s využitím Cu – adenin komplexu [13]. Dalším, kdo prováděl elektrochemická měření ne HMDE, SCE a měděné amalgamové elektrodě byla Bilewicz a její spolupracovníci [14]. Tito autoři zjistili, že: (i) adenin stabilizuje měď v oxidačním stavu Cu⁺, a díky tomu elektroredukce Cu²⁺ iontů a elektrooxidace měděné amalgámy probíhá ve dvou oddělených krocích; (ii) stupeň adeninové adsorpce je na GCE mnohem menší než na HMDE; (iii) komplex Cu⁺(Ade^-) je formován na rtuti, ale povrchový deposit Cu⁺ a také jeho oxidace může být pozorována na uhlíkových površích.

S využitím Cu-purinové reakce na GCE zvolili Shiraishi a Takahashi pro detekci adeninu a guaninu v  sub-mikromolárních koncentracích jiný typ rozpouštěcí techniky – anodický stripping. Bylo zjištěno, že Cu²⁺ ionty byly redukovány na Cu⁺ ionty a ty reagovaly s adeninem nebo guaninem za vzniku nerozpustné sloučeniny na GCE. Směs báze-Cu naakumulované na GCE bylo znovu rozpuštěno reoxidací Cu⁺ na Cu²⁺ [15].

I další práce v této oblasti ověřili, že anodická rozpouštěcí voltametrie je dobře využitelnou technikou pro studium vzniku komplexů adeninu, xanthinu a hypoxanthinu s Cu⁺, pokud tento oxidační stav mědi může být produkován elektrochemicky [16]. Portugalští elektrochemici se zabývali mechanismem elektrochemické oxidace guaninu a adeninu za použití glassy carbon mikroelektrody [17] a zjistili, že s použitím mikroelektrod a nízkých koncentracích adeninu a guaninu voltametrie (CV a DPV) umožňuje detailnější studium elektrochemické oxidace obou purinů.
Kromě nejčastěji používaných rtuťových elektrod a elektrod grafitových se pro elektrochemické studium biologicky významných látek dají využít také jiné elektrody. V následující kapitole je uveden přehled typů elektrod používaných pro tento účel [18].