[发明专利]一种壳聚糖‑碳量子点复合膜修饰电极的制备及其应用于电化学识别色氨酸对映体

说明书

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极的制备及其应用于电化学法识别色氨酸对映体，属于生物技术以及电化学研究领域。

技术背景

氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本单元，而蛋白质是生命活动的主要承担者。因此，关于氨基酸对映体的分离分析，对生命科学、药物化学、人类健康都具有十分重要的作用。不同构型的对映体分子结构互为镜像却不能重合，拥有相同的物理性质但在生物体内呈现出截然不同的药理活性、代谢过程和毒理作用。L-色氨酸作为人类和动物体内必需的氨基酸之一，不能通过自身合成，但在生物体内起到促进胃液和胰液的产生。D-色氨酸在人体内几乎不发生代谢作用，且无毒性,但在医药行业中是抗癌剂和免疫抑制剂的重要合成前体。所以，建立色氨酸对映体的识别分析方法显得十分迫切且尤为重要。在目前已发表的文献中，高效液相色谱、毛细管电泳等方法被用于氨基酸对映体的拆分和纯度测定，但这些方法较为昂贵且无法实时分析。手性传感器技术因其拥有低成本、高灵敏度、实施分析等优点，受到了广泛的关注。中国专利CN1670012A公开了一种用于氨基酸对映体分离的新型试剂，L/D-二苯甲酰酒石酸与二(2-己基己基)磷酸混合，并添加稀释剂正辛醇，所得混合溶液体系即为用于氨基酸对映体分离的新型试剂，采用色谱法对苯丙氨酸、色氨酸、羟基苯甘氨酸外消旋体进行较好的分离。

碳量子点作为继富勒烯、碳纳米管和石墨烯之后，一种新型的零维碳纳米材料。它因具有优异的发光性能、耐光漂白、良好的生物相容性、无毒(低毒)且表面易功能化等众多优点而受到了广泛关注，被定义为理想的荧光标记和检测材料。迄今为止，碳量子点多被应用于光伏器件、细胞成像、药物释放等领域，将碳量子点作为电化学修饰材料的手性传感器相关研究却未有报道。电化学传感器通常利用膜电极或修饰电极对手性分子进行识别，并在膜内嵌入一个手性探针，依靠手性探针的特殊对应性对相应的对应异构体进行识别。本发明选取壳聚糖作为手性探针，壳聚糖是一种阳离子型天然多糖，分子内既有亲/疏水基团，又有具有配位能力的氨基和羟基，含有大量手性活性位点，可与氨基酸上的羧基和氨基形成氢键，理论上可用于识别氨基酸对映体。同时，将碳量子点与壳聚糖复合，所形成的立体选择性膜对色氨酸对映体具有更高的识别能力。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极的制备，并将其应用于电化学法识别色氨酸对映体。将壳聚糖-碳量子点复合膜修饰于玻碳电极后能够高效的识别色氨酸对映体。

本发明所述一种壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极的制备及其应用于电化学识别色氨酸对映体，包括以下步骤：

a、制备碳量子点：称取柠檬酸固体研磨成白色粉末后加入坩埚中，用程控箱式电炉进行加热反应。反应结束后，取出固体样品，加入适量超纯水，超声溶解。待产物充分溶解后，抽滤得黄色透明溶液，常温下避光保存。

b、制备壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极：将玻碳电极用氧化铝粉末打磨抛光干净，然后用超纯水洗净后室温晾干，再分别于1:1的HNO₃、无水乙醇、超纯水中超声波清洗4min。玻碳电极为工作电极分别浸入碳量子点溶液中，在0～1.0V(vs.SCE)的电化学窗范围内，在规定扫速下进行循环伏安扫描得碳量子点修饰电极。再将其修饰电极浸入配制好的壳聚糖溶液中(电解质溶液为0.1M的HCl溶液)，在恒电位的条件下(vs.SCE)施加一定电位的进行电位沉积。

c、电化学法识别色氨酸对映体：配制色氨酸对映体溶液，量取L/D-Trp溶液置于烧杯中，将步骤b中制得的壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极进行色氨酸对映体识别。实验采用三电极体系，玻碳电极(直径3mm)为工作电极，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极的三电极体系。同时将壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极浸入的L/D-Trp溶液中，静置后扫差分脉冲。

本发明所述一种壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极的制备及其应用于电化学法识别色氨酸对映体，进一步的技术方案还可以是所述步骤a中，柠檬酸质量为0.2～20.0g，反应温度为100～300℃，反应时间为0.1～2h，溶解固体产物时所用超纯水为2～20mL。

本发明所述一种壳聚糖-碳量子点复合膜修饰电极的制备及其应用于电化学法识别色氨酸对映体，进一步的技术方案还可以是所述步骤b中，玻碳电极在碳量子点溶液中循环伏安扫速为0.01～1V/s，扫描圈数为10～100圈。在配置好的2mg/mL壳聚糖溶液(电解质溶液为0.1M的HCl溶液)中电沉积时间为10～1000s。