基于壳聚糖/海藻酸钠的手性传感器对含有锌离子的色氨酸对映体的手性识别的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于玻碳电极上电沉积壳聚糖(CS)，再自组装海藻酸钠(SA)，得到CS/SA/GCE修饰电极，采用DPV对Zn (II) -L-/D_Trp进行选择性识别，属于电化学传感器和分子识别领域。
【背景技术】
[0002]手性化合物与生命过程息息相关，不同的手性异构体在生物体内的生物活性，药理作用，代谢过程等有着明显的差别，因此发展简单，准确，快速的手性识别方法成为近年来手性分析的热门方向。最近几年，手性传感器的研究已经取得了较快的发展，其中电化学传感器因其制备简单、成本低、识别效率高等优点，用来识别手性物质具有很广泛地研究价值。
[0003]多糖是由单糖组成的天然高分子化合物，它们广泛存在于植物、动物和微生物组织中，具有多种重要的功能。糖类物质具有抗炎、抗病毒、抗辐射、核酸生物合成等生物药物价值。最近糖类在超分子化学的发展迅速，如陶永新等在聚L-谷氨酸上修饰天然环糊精，对L/D-色氨酸进行了电化学快速识别，L/D-色氨酸的氧化峰电流比值达到了 2.30 ;Yuki Matsuoka等通过设计DNA-壳聚糖超滤膜对苯丙氨酸进行手性分离，实验发现D-苯丙氨酸优先透过该超滤膜等，这为手性化合物识别开辟了新途径。壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性和通透性、成纤性、吸湿性和保湿性。壳聚糖大分子链上分布着许多羟基、氨基，还有一些N-乙酰氨基，它们会形成各种分子内和分子间氢键，同时使得壳聚糖对许多离子、有机物以及生物分子具有离子交换、离子螯合、吸附等作用，壳聚糖及其衍生物可用作手性识别材料。海藻酸钠是一种天然多糖，具有良好的成膜性，其复合材料已被广泛用于食品添加剂。日前已报道，SA和APTES硅烷通过分子印迹杂化膜选择性分离苯丙氨酸异构体，这表明SA在手性识别上的潜在应用。水、氨基酸、多糖、金属离子在人体及动物生命活动中起着举足轻重的作用。他们之间相互作用，共同影响着整个生命体系。因此本发明采用玻碳电极上电沉积壳聚糖(CS)，再自组装海藻酸钠(SA)，得到CS/SA/GCE修饰电极，采用差分脉冲伏安法(DPV)对(Zn(II)-L-/D-Trp)进行选择性识别，揭示他们之间的相互关系。
【发明内容】
[0004]针对【背景技术】中的特点，本发明的目的是通过壳聚糖/海藻酸钠修饰的玻碳电极(CS/SA/GCE)对 Zn(II)-L-/D_Trp 进行选择性识别。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:玻碳电极上电沉积CS，再自组装SA,得到壳聚糖/海藻酸钠修饰的玻碳电极(CS/SA/GCE)修饰电极，采用DPV对Zn (II) -L-/D-Trp进行选择性识别。包括以下步骤:
[0006]a、制备壳聚糖修饰的玻碳电极(CS/GCE):配制CS溶液(溶剂为0.1?0.3M HCl,pH = 1.0?2.0)，采用恒电位沉积在玻碳电极表面，得到CS/GCE修饰电极。
[0007]b、制备CS/SA/GCE修饰电极:将步骤a中制备的CS/GCE修饰电极静置在SA溶液(pH = 6.4)中18?36h，得到CS/SA/GCE修饰电极。
[0008]c、对Zn (II) -L-/D_Trp的识别:采用差分脉冲法来识别L-/D_Trp，将步骤b中制得的CS/SA/GCE修饰电极静置在20?30mL Zn (II)-L-/D_Trp溶液中(静置时间300s?1200s)，以0.1?0.5V/s的扫速在0.4V?1.0V (vs.SCE)的电化学窗范围内进行DPV，每次测完后修饰电极在20?30mL空白溶液(0.1?0.3M KCl pH = 6.4)中进行反复电位扫描至稳定，恢复电极活性。
[0009]进一步地，步骤a中CS的浓度为2?3g/L。
[0010]进一步地，步骤a中沉积电位为-0.3?-0.7V。
[0011]进一步地，步骤a中沉积时间为90?210s。
[0012]进一步地，步骤b中SA的浓度为1.8?2.2g/L。
[0013]进一步地，步骤c中Zn(II)的浓度为0.04?0.06mM。
[0014]进一步地，步骤c中L-/D-Trp的浓度为0.1?0.5mM。
[0015]本发明的有益效果是:本发明提供了一种基于壳聚糖/海藻酸钠的手性传感器，该传感器主要是通过将壳聚糖恒电位沉积于玻碳电极表面，再自组装海藻酸钠来制备传感器，制备方法简单，原料便宜易得、安全无毒，且检测灵敏度高。手性识别时，只需将该传感器浸入到支持电解质配置的氨基酸溶液中一段时间，接着通过电化学检测得到手性识别结果，操作简单，省时，而且具有较高的检测灵敏度。本发明的手性传感器能高效地识别含有Zn (II)的色氨酸异构体。实验表明，该手性传感器对Zn (II) -L-/D_Trp有着高效的识别能力，其氧化峰电位差可达136mV。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本实验进一步说明。
[0017]图1为实施例一中各修饰电极的循环伏安图。
[0018]图2为实施例二中静置时间对识别效率的影响。
[0019]图3为实施例三中Zn (II) -L-/D_Trp的pH对识别效率的影响。
[0020]图4为实施例四中L-Trp的含量对识别效率的影响。
[0021]图5为对比例一中CS/SA/GCE修饰电极对有无Zn(II)对L-/D_Trp识别的影响。
【具体实施方式】
[0022]现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0023]实施例一:
[0024](I)配制壳聚糖(CS)溶液(溶剂为0.1M HCl)，采用恒电位将CS沉积在玻碳电极表面，沉积电压为-0.3?-0.7V，沉积时间为150s，得到CS/GCE修饰电极。
[0025](2)将步骤I制备得到的电极静置在SA溶液中18?36h，得到CS/SA/GCE修饰电极。
[0026](3)将步骤1、步骤2制备得到的电极静置在铁氰化钾溶液中，采用循环伏安法进行表征，电位范围为-0.2?0.6V，扫速为0.lv/s。
[0027]实施例二:
[0028]为了考察不同静置时间下，CS/SA/GCE修饰的玻碳电极对Zn(II)-L-/D_Trp识别的差异。因此，分别采用150s、300s、450s、600s、900s、1200s的静置时间，进行Zn(II)-L-/D-Trp的识别，其结果见图2，可见当静置时间为600s时，识别效率是最大的。
[0029]实施例三:
[0030]为了考察不同的pH下，CS/SA/GCE修饰的玻碳电极对Zn (II) -L-/D_Trp识别的差异。因此，分别调节pH为3、5、7、9、11，进行211(11)-1^-/1)-1'印的识别，其结果见图3，随着PH的增大峰电位差越大，pH达到7.0时峰电位差越大，之后在pH越大峰电位减小之后达平衡。PH为3?6时，色氨酸带正电，与Zn(II)、CS上的氨基正电相斥，电位小；而pH为6?11时，211(11)-1'印与54/^5发生配体交换，导致电位增大，pH>7，修饰电极对L-/D_Trp吸附同时增大，电位变化不大，达到平衡。
[0031]实施例四:
[0032]为了考察CS/SA/GCE修饰电极在211(11)-1^-/1)-1'印溶液中的应用。在1^-/1)-1'印的混合体系中，通过改变L-Trp的含量得到不同的电位、从而拟合出线性方程，我们采用0%、10 %、30 %、40 %、50 %、60 %、80 %、100 %的L-Trp溶液，其结果见图4。通过线性方程，我们可以基本确定混合体系中L-Trp、D-Trp的含量。
[0033]对比例一:
[0034](I)按照实施例一步骤2中制备CS/SA/GCE修饰电极，将此电极静置在L_/D_Trp溶液中600s，以0.1?0.5V/s的扫速在0.4V?1.0V (vs.SCE)的电化学窗范围内进行DPV，每次测完后修饰电极在25mL空白溶液(0.1M KCl pH = 6.4)中进行反复电位扫描至稳定，恢复电极活性。
[0035]其结果见图5，我们可以看出，CS/SA/GCE修饰电极对含有锌离子的色氨酸对映体有更好的识别能力。因为CS/SA可以和Zn(II)、色氨酸形成配位化合物，Zn(II)有利于和CS/SA发生配体交换，形成四元配位体系，从而提高其识别能力。
【主权项】
1.玻碳电极上电沉积壳聚糖(CS)，再自组装海藻酸钠(SA)，得到CS/SA/GCE修饰电极，采用差分脉冲伏安法(DPV)对Zn(II)-L-/D-Trp进行选择性识别，步骤如下: a、制备壳聚糖修饰的玻碳电极(CS/GCE):配制CS溶液(溶剂为0.1?0.3M HCl，pH=1.0?2.0)，采用恒电位沉积在玻碳电极表面，得到CS/GCE修饰电极。 b、制备CS/SA/GCE修饰电极:将步骤a中制备的CS/GCE修饰电极静置在SA溶液(pH=6.4)中18?36h，得到CS/SA/GCE修饰电极。 C、对Zn(II)-L-/D-Trp的识别:采用差分脉冲法来识别色氨酸对映体，将步骤b中制得的CS/SA/GCE修饰电极静置在20?30mL Zn (II)-L-/D_Trp溶液中(静置时间300s?1200s)，以0.1?0.5V/s的扫速在0.4V?1.0V (vs.SCE)的电化学窗范围内进行DPV，每次测完后修饰电极在20?30mL空白溶液(0.1?0.3M KCl pH = 6.4)中扫稳恢复电极活性。2.根据权利要求1所述玻碳电极上电沉积CS，再自组装SA，得到CS/SA/GCE修饰电极，采用DPV对Zn (II) -L-/D-Trp进行选择性识别，其特征是:所述步骤a中CS的浓度为2?3g/L，沉积电位为-0.3?-0.7V，沉积时间为90?210s，反应温度为25?30°C。3.根据权利要求1所述玻碳电极上电沉积CS，再自组装SA，得到CS/SA/GCE修饰电极，采用DPV对Zn (II) -L-/D-Trp进行选择性识别，其特征是:所述步骤b中SA的浓度为1.8?2.2g/L，反应温度为25?30°C。4.根据权利要求1所述玻碳电极上电沉积CS，再自组装SA，得到CS/SA/GCE修饰电极，采用DPV对Zn (II) -L-/D-Trp进行选择性识别，其特征是:所述步骤c中Zn (II)的浓度为.0.04?0.06mM, L_/D_Trp的浓度为0.1?0.5mM,反应温度为25?30°C。
【专利摘要】本发明涉及基于壳聚糖/海藻酸钠的手性传感器对含有锌离子的色氨酸对映体的手性识别。包括以下步骤：制备壳聚糖修饰的玻碳电极(CS/GCE)、制备壳聚糖/海藻酸钠修饰电极(CS/SA/GCE)、对Zn(II)-L-/D-Trp的识别。本发明的有益效果是：制备的CS/SA修饰电极，操作简单、省时、无污染，结果表明，CS/SA修饰的玻碳电极对Zn(II)-L-/D-Trp有着高效的识别能力。Zn(II)-L-/D-Trp的电位差可达到136mV。
【IPC分类】G01N27/48, G01N27/30
【公开号】CN105044178
【申请号】CN201510198255
【发明人】陶永新, 顾晓刚, 孔泳, 邹平
【申请人】常州大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月23日