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铝是地壳中含量最丰的金属元素。过去人们认为铝对人体而言是无毒的微量元素，其低毒性的原因主要是来自肠胃对铝的吸收很差。然而，随着酸雨这一世界性污染问题的出现，铝制炊具的广泛应用，以及铝化合物被用于抗酸药物、食品添加剂、净水剂等，进入人体的铝日益增多。近年来，人们对铝的毒性作用进行了大量的研究，铝对人体健康的危害逐渐被人们所认识，铝与帕金森病(ParkinsonsDisease，PD)，阿尔茨海默氏病(AlzheimersDisease，AD)等老年性神经退行性疾病具有密切关系。然而，铝对人类的致毒机理至今尚不很清楚。因此，一方面需要发展快速、简便和灵敏的测定铝的方法来监测环境和人体中的铝，为预防和治疗因铝而产生的各种疾病提供参考依据；另一方面，也需要进一步研究和阐明铝的致毒机理，从细胞和分子水平上理解铝的毒性作用和机理。本论文紧密围绕“铝一有机配体一致毒机制”这一中心主题，从以下几个方面开展了系统研究工作：
1.研究了铝增强多巴氧化生成黑色素过程的机理。从分子水平讲，铝增强体内“氧化压力”是铝发挥毒性作用的重要途径之一，所谓“氧化压力”是指促氧化和抗氧化失衡而倾向于前者。然而，铝不是过渡金属元素，不具有氧化还原能力，本身不能启动生物氧化过程，故人们对铝如何在体内加强氧化压力的过程及其作用，产生了强烈兴趣。本文采用紫外-可见光谱和电化学伏安法研究了铝离子在多巴氧化生成黑色素过程中的作用。实验结果表明：在弱酸性(pH=5.5)条件下，铝离子对重要的中间体多巴色素(DC)的转化反应有强烈的催化作用，并促进生成5，6-二羟基吲哚(DHI)。DC转化反应的速度与铝离子和DC的浓度都相关。铝离子可增加黑色素中DHI/DHICA(5,6-二羟基吲哚-2-羧酸)的比率，从而影响黑色素的结构与性质。同时，铝离子与过渡金属离子如铁、铜和锰离子有协同作用，过渡金属离子启动多巴的氧化，铝离子催化DC的转化反应，从而提高多巴氧化形成黑色素的能力，增强体系的氧化压力。
2.生物样品中铝的电化学分析方法研究。建立了以解铝毒药物为电活性配体伏安法间接测定环境和生物样品中铝的新方法。考察了去铁胺(DFO)，1，2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮(Hdmp)，2,3-二羟基吡啶(DHP)和麦芽酚(Hma)四种配体在玻碳电极上伏安法间接测定铝的性能。结果表明：Hdmp的性能最好，能以EDTA为掩蔽剂，抗干扰能力很强。在最佳实验条件下，铝浓度在5×10-7-3×10-5molL-1内呈线性相关，检测下限为2×10-7molL-1，对3×10-6molL-1Al(Ⅲ)测定相对标准偏差为2.6％(n=7)。该方法应用于环境和生物样品的分析，结果满意。尤其是对血清样品，可避免费时的样品消解过程。对电极过程进行了研究，阐明了解铝毒药物测定铝的方法原理。
采用溶胶-凝胶法制备化学修饰电极，把茜素红S(ARS)固定于玻碳电极表面，制成了化学修饰电极并用于金属离子A13+的测定。考察了稀释度，添加剂，电极表面处理等影响成膜条件的主要因素，优化了化学修饰电极的性能；研究了ARS溶胶-凝胶化学修饰电极的电化学行为；建立了利用ARS溶胶-凝胶化学修饰电极测定铝含量的方法，线性范围为1.4×10-7-1.4×10-6molL-1，检测下限为8×10-8molL-1，测定1×10-6molL-1Al3+的相对标准偏差为2.7％(n=7)。该修饰电极将染料分子用溶胶-凝胶法固定于电极表面，减少了试剂污染，是一种优良的无试剂电化学传感器。
.3.提出了测定对铝的吸收具有增强作用的麦芽酚的电化学分析新方法。胃肠道是可溶性铝化合物的主要吸收通道。有关资料表明：麦芽酚作为广泛使用的食品添加剂，能与铝形成稳定的配合物，通过增加铝的溶解度、生成中性铝配合物等作用来增强胃肠对铝吸收量，从而增加铝在体内的积聚。因此，有必要发展快速、方便的测定方法来监测食品添加剂的使用。本工作采用超滤法对样品进行前处理，在玻碳电极上用示差脉冲伏安法测定麦芽酚；并进一步将超滤和测定相集成，制备了溶胶-凝胶膜修饰玻碳电极，利用溶胶-凝胶膜的选择性渗透作用，采用半微分线性扫描法应用于饮料样品中麦芽酚的直接测定，从而避免了冗长繁杂的样品前处理和昂贵的专用仪器设备。在最佳实验条件下，测定麦芽酚的线性范围为1×10-5-6×10-4molL-1，检测下限为4×10-6molL-1，测定1×10-4mmolL-1麦芽酚的相对标准偏差为0.7％(n=7)。
4.为了进一步研究铝与氧化压力的关系，我们研究了铝与超氧化物歧化酶的相互作用。采用硅溶胶-凝胶包埋固定超氧化物歧化酶(SOD)于金电极表面，制成了第三代超氧阴离子(O2·-)生物传感器。将SOD酶用硅溶胶-凝胶膜固定于金电极表面，在无媒介体或促进剂时就可实现直接快速的电子传递，在pH7.0的磷酸盐缓冲溶液中呈现准可逆的循环伏安峰，式量电位为80±5mV(vs.SCE)，电子传递速率约为2.1s-1。基于SOD酶对O·2-的专属催化反应，在-0.15V(vs.SCE)的极化电位下，SOD酶电极可用于O2·-的测定，线性范围为0.2-1.6×10-6molL-1，检测下限为1×10-7molL-1。该酶电极制作简便，酶活性稳定，响应速度快。在此基础上，采用伏安法、荧光光谱法和同步荧光法研究了铝离子与SOD酶的相互作用。结果表明：在弱酸性条件下，SOD分子的氨基酸残基可与铝离子形成复合物，导致SOD酶构象的改变，从而影响SOD酶的活性，间接影响体内的氧化平衡。