[发明专利]基于铜离子改性环糊精/聚精氨酸/碳纳米管的手性传感器及其制备方法

说明书

本发明属于电化学传感器和分子识别技术领域，提供一种基于铜离子改性环糊精/聚精氨酸/碳纳米管的手性传感器及其制备方法，该传感器在电极修饰过程更加简便，且具有良好的稳定性和重现性，采用差分脉冲伏安法对色氨酸对映体可以进行高效选择性识别。用电聚合方法将精氨酸L‑Arg聚合在羧基化碳纳米管表面，再将其置于Cu‑β‑CD溶液中，制备的Cu‑β‑CD/PLA/MWCNTs传感器。采用差分脉冲伏安法对色氨酸对映体进行选择性识别。原料制备简单且易得，电极制备省时、无污染；PLA与Cu‑β‑CD利用Cu‑N配位键结合，发挥协同作用高效识别色氨酸对映体。L/D‑色氨酸的差分脉冲氧化峰电流比可达3.37。

技术领域

本发明属于电化学传感器和分子识别技术领域，涉及电化学电极材料制备技术，具体涉及一种基于铜离子改性环糊精/聚精氨酸/碳纳米管的手性传感器及其制备方法，采用差分脉冲伏安法(DPV)对色氨酸对映体进行选择性识别。

背景技术

生命系统中包含着大量的生物大分子，大多数都具有对映选择性。手性是自然界的一种普遍现象，如糖类、氨基酸、蛋白质和DNA都是手性分子。手性化合物由于有着相似的物化性质，很难将其区分开来。因此，手性识别在区分手性分子中起至关重要的作用。目前，手性识别的技术主要包括高效液相色谱法、毛细管电泳、荧光微量法和电化学方法，但是存在一定的缺点，例如仪器成本高，分析时间长，特别难以实现原位和在线检测等。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。

氨基酸作为组成生命物质的基本单元，不同构型的氨基酸在生物体内发挥着不同作用。例如，人体所需的蛋白质主要是由L-氨基酸参与合成，而D-氨基酸非但不参与人体内蛋白质合成，并可能引起严重的副作用。L-Trp是褪黑素和5-羟色胺的蛋白质和前体的必需成分，可改善睡眠，情绪和精神健康，当人体内的L-Trp含量失调，还会引起多种慢性疾病。目前，L-Trp已经被用于安神药物、食品以及饲料添加剂，而D-Trp属于非蛋白光学活性的氨基酸，是抗癌和免疫药物的重要前驱物质。因此，在生命科学和其他相关领域中，构建一种用于识别手性Trp对映异构体的检测方法变得至关重要。

碳纳米管( MWCNTs )具有较大的表面积，良好的导电性和生物相容性而被广泛地用于电化学研究。此外，碳纳米管复合材料具有优异的导电性和成膜性，已经被广泛应用于手性传感平台的构建。导电聚合物是一种多孔簇纳米结构，它可以扩大电活性面积并提供更多的识别位点以获得更好的识别效果。尤其是精氨酸，其分子带有两个氨基，在电聚合后形成多孔状的导电聚合物，其它氨基酸分子携带的只有一个氨基，所以效果甚微。MWCNTs和精氨酸导电聚合物形成的复合材料不仅对一些生物分子具有优异的电催化能力，而且可以表现出协同作用，提高对生物分子的电化学响应。

超分子化学的发展为手性化合物的鉴别提供了新的途径。环糊精是由七个葡萄糖分子组成的环状多糖，可作为形成超分子结构的理想宿主，已广泛用于从生物环境中选择性提取手性化合物。由于其亲水外表面和疏水内腔，它能够与尺寸合适的分子形成包合物，因此常被用作识别氨基酸对映异构体。因此，以β-环糊精良好的手性选择性与传感器能够简单、快速和精确测定被分析物的优点相结合为切入点，对手性传感器的发展将具有重要的理论和实际研究意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于铜离子改性环糊精/聚精氨酸/碳纳米管的手性传感器及其制备方法，该传感器在电极修饰过程更加简便，且具有良好的稳定性和重现性，采用差分脉冲伏安法(DPV)对色氨酸对映体可以进行高效选择性识别。

本发明所采用的技术方案是：一种基于铜离子改性环糊精/聚精氨酸/碳纳米管的手性传感器，所述传感器为用电聚合方法将精氨酸L-Arg聚合在碳纳米管MWCNTs表面，再将其置于铜离子改性环糊精Cu-β-CD溶液中，制备的Cu-β-CD/PLA/MWCNTs传感器。

制备所述的基于铜离子改性环糊精/聚精氨酸/碳纳米管的手性传感器的方法，步骤如下：