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CN110243897B - 聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极选择性识别色氨酸对映体 - Google Patents

聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极选择性识别色氨酸对映体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚乙烯亚胺/手性肽修饰玻碳电极的制备及其在色氨酸对映体选择性识别中的应用。包括以下步骤：先制备聚乙烯亚胺修饰玻碳电极，再将聚乙烯亚胺修饰玻碳电极浸入一种手性肽(BGAc)溶液中进一步修饰，得到聚乙烯亚胺/手性肽修饰玻碳电极，用于电化学识别色氨酸对映体。本发明的效果为：聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极的制备过程简单，环保，成本低且该修饰电极对色氨酸对映体具有明显的识别效果。

Description

聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极选择性识别色氨酸对映体
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯亚胺/手性肽修饰玻碳电极的制备及其应用于色氨酸对映体的选择性识别，属于电化学分析和生物技术领域。
背景技术
氨基酸为生物的新陈代谢、生命活动和生长发育提供了重要的物质基础，可以作为各种代谢疾病的重要生物标志物。氨基酸异构体构型有D型与L型，在实际应用中，往往一种对映体对人体能起药理作用而另一种对映体无效或有严重的副作用甚至毒性作用。所以对手性氨基酸的识别研究在药学，生物分析，药物筛选，分析分离等领域中显得特别重要而有意义。现有一些光谱分析法存在着灵敏度低，操作复杂，分析成本高等不足，所以寻找一种有着良好前景的分析方法是至关重要的。电化学分析方法具有灵敏度高、响应时间快、操作简便，并且可以通过调控修饰电极的手性界面达到区分不同氨基酸对映体等优点，因此基于手性识别的电化学检测具有较好的应用前景。
发明内容
在本发明中，利用聚乙烯亚胺和手性肽的静电作用，将聚乙烯亚胺与手性肽在玻碳电极上自组装成膜。借助聚乙烯亚胺的良好成膜能力，结合手性肽区分色氨酸对映体。
一种聚乙烯亚胺/手性肽修饰玻碳电极的制备及其应用于色氨酸对映体的选择性识别，包括以下步骤：
a、制备聚乙烯亚胺修饰电极：配制聚乙烯亚胺溶液，将玻碳电极浸入聚乙烯亚胺溶液中，浸泡一定时间，得到聚乙烯亚胺修饰电极；
b、制备聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极：配制手性肽溶液，将聚乙烯亚胺修饰电极用水清洗后浸入手性肽溶液中一定时间，取出室温晾干，得到聚乙烯亚胺/ 手性肽修饰电极；
c、电化学识别色氨酸对映体：聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，将该三电极体系浸入配制的L- 色氨酸或D-色氨酸溶液中，孵育一定时间后，使用脉冲伏安法进行测试。
进一步，步骤a中聚乙烯亚胺浓度为1～3mg/mL的水溶液，浸泡时间为20 ～60min。
进一步，步骤b中手性肽为BGAc，手性肽的浓度为0.1～1mg/mL的水溶液，浸泡时间为10～30min。
所述的BGAc的结构式为：
Figure BDA0002124577800000021
进一步，步骤c中L-/D-色氨酸溶液的浓度均为0.01～0.8mM，扫描电位为 0.4～1V，孵育时间为1～30min。
本发明取得的有益效果为：
本发明将聚乙烯亚胺和手性肽在玻碳电极上自组装成膜作为手性氨基酸的识别材料，该复合膜材料修饰电极与单一聚乙烯亚胺或者手性肽修饰电极相比，色氨酸对映体的识别效果明显提高，并且该制备方法廉价，环保，简单。
附图说明
图1为聚乙烯亚胺(PEI)膜(A)、手性肽(D-BGAc)(B)、PEI/D-BGAc 复合膜(C)的扫描电镜图。
图2为裸玻碳电极对L-/D-色氨酸对映体识别的DPV图。
图3为PEI修饰玻碳电极对L-/D-色氨酸对映体识别的DPV图。
图4为手性肽(D-BGAc)修饰玻碳电极对L-/D-色氨酸对映体识别的DPV 图。
图5为PEI/D-BGAc饰玻碳电极对L-/D-色氨酸对映体识别的DPV图。
图6为PEI/D-BGAc修饰玻碳电极测量混合溶液中不同L-色氨酸含量与电流的关系图。
具体实施方式
现在结合具体实施对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明进一步限定。
实施例一：
制备PEI/D-BGAc用于扫描电镜表征
a、称取50mg PEI，溶解于50mL去离子水中制得1mg/mLPEI溶液。
b、称取25mgD-BGAc手性肽，制备D-BGAc的方法参考文献[1]，分散于50mL去离子水中制得0.5mg/mLD-BGAc溶液。
c、将硅片洗净并用氮气吹干，置于1mg/mL的PEI溶液中，浸泡15min得到PEI修饰硅片。
d、将步骤c中制得的PEI修饰硅片用去离子水清洗，氮气吹干后浸入含有 0.5mg/mL的D-BGAc溶液中，浸泡15min，取出室温晾干，得到PEI/D-BGAc 膜。
实施例二：
分别制备PEI修饰电极、D-BGAc修饰电极和PEI/D-BGAc修饰玻碳电极用于电化学识别色氨酸对映体步骤如下：
制备PEI修饰电极：配制4mL 1mg/mLPEI溶液，将玻碳电极浸入PEI溶液中，浸泡30min，得到PEI修饰的玻碳电极。
制备D-BGAc修饰电极：配制4mL 0.5mg/mLD-BGAc溶液，将玻碳电极浸入D-BGAc溶液中，浸泡30min，得到D-BGAc修饰的玻碳电极。
制备PEI/D-BGAc修饰电极：将制得的PEI修饰的玻碳电极用去离子水清洗，氮气吹干后浸入含有0.5mg/mL的D-BGAc溶液中，浸泡15min得到PEI/D-BGAc 修饰的玻碳电极。
将上述制备的PEI修饰电极、D-BGAc修饰电极或PEI/D-BGAc修饰玻碳为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，将该三电极体系同时浸入到10mL含有0.05mML-色氨酸或含有0.05mMD-色氨酸的pH＝7的PBS溶液中，孵育时间2min。在0.4～1V的电位窗口内进行DPV测试，比较电流差别。
由图2可知，裸玻碳修饰电极在0.74V处D-/L-色氨酸电流比为1。
由图3可知，PEI修饰电极在0.80V处D-/L-色氨酸电流基本重合，电流比为1。
由图4可知，D-BGAc修饰电极D-/L-色氨酸电流比为1.56。
由图5可知，PEI/D-BGAc修饰电极在0.75V处D-/L-色氨酸电流比为3.4，说明PEI/D-BGAc修饰电极对色氨酸对映体得识别效率显著提高。
实施例三：
制备PEI/D-BGAc修饰电极步骤如实例二。将制备的修饰电极为工作电极， Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，将该三电极体系分别浸入到10mL 含有不同L-色氨酸和D-色氨酸的混合比例的PBS溶液中。在0.4～1V的电位窗口内进行DPV测试，得到电流随L-色氨酸含量变化图。如图6所示：电流与L- 色氨酸含量呈线性关系。
[1]Li C,Jin X,Zhao T,Zhou J,Duan P.Optically active quantum dots withinduced circularly polarized luminescence in amphiphilic peptide dendronhydrogel. Nanoscale Advances 2019,1,508-512. 。

Claims (2)

1.一种聚乙烯亚胺/手性肽修饰玻碳电极在色氨酸对映体选择性识别中的应用，其特征在于，步骤如下：
a、制备聚乙烯亚胺修饰电极：配制1~3mg/mL聚乙烯亚胺溶液，将玻碳电极浸入聚乙烯亚胺溶液中，浸泡时间为20 ~ 60min，得到聚乙烯亚胺修饰电极；
b、制备聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极：配制手性肽溶液，将步骤a制备的聚乙烯亚胺修饰电极用水清洗后浸泡在0.1~1mg/mL手性肽溶液中10~30 min，取出室温晾干，得到聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极；其中，手性肽为BGAc，
BGAc结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
c、电化学识别色氨酸对映体：以聚乙烯亚胺/手性肽修饰电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，将该三电极体系同时浸入配制的0.01~0.8mM L-/D-色氨酸溶液中，孵育1~30min后，使用脉冲伏安法进行测试。
2.根据权利要求1所述聚乙烯亚胺/手性肽修饰玻碳电极在色氨酸对映体选择性识别中的应用，其特征在于：所述步骤c中扫描电位为0.4~1.0V。
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