[发明专利]一种手性电化学传感器及其应用

说明书

本发明涉及一种基于本征手性纳米晶的手性电化学传感器及其应用，属于电化学传感器技术领域。解决目前手性电化学传感器中对映体区分能力差、未实现完全区分、无法原位同时区分、使用寿命极短的技术问题。本发明的手性电化学传感器包括：电极及固定在电极表面的本征手性纳米晶。本发明首次提出基于本征手性纳米晶用于构筑手性电化学传感器，手性纳米晶材料修饰的手性界面具有本征的手性识别能力，与电极手性界面之间的非共价键作用力产生差异性。此类非共价键作用力与分子的手性基团关联方可实现目标手性分子异构体之间的真正区分。本发明电化学手性传感器可以用于食品中氨基酸、手性药物中活性成分、人体中手性异构体的识别。

技术领域

本发明涉及电化学传感器技术领域，具体涉及一种基于本征手性纳米晶的手性电化学传感器及其应用。

背景技术

现有的手性电化学传感器多数是采用手性选择性试剂构筑成的。研究者采用多种手性选择性试剂成功构筑了不同手性电化学传感器。根据手性选择性试剂与手性对映体相互作用机理的不同，电化学手性识别分为：主-客体识别，手性试剂转移识别，手性生物大分子吸附识别以及分子印迹识别等。上述所有手性识别究其本质都是手性分子作为主体参与，进而再与目标手性分子相互作用。所制备的手性电化学界面的手性源于手性试剂，而并非电极材料本身，因而手性识别的效果不佳，绝大多数情况下目标手性异构体特征峰在几乎相同的电位，只有电流强度的差别即电流型手性电化学传感器。这类传感器中构型不同的手性分子都会与电极界面发生相互作用，只是量的差别没有质的差别，这就意味着待测溶液中同时存在两种异构体的话是无法实现两者的区分的。少部分的电位型手性电化学传感器也未实现对映体的完全区分，两者同时存在时，特征峰会发生重合，只是随着两者比例的不同，峰位发生移动。

2018年韩国首尔大学的Nam教授及其合作者提出了一种简单、大量、高产的三维本征手性金纳米结构的合成方法，采用手性Cys/谷胱甘肽作为引导试剂，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为保护剂，抗坏血酸(AA)作为还原剂，30℃种子生长法，制备出螺旋型的手性金纳米粒子，该纳米结构具有超强的各向异性因子(Lee,H.-E.,Ahn,H.-Y.,Mun,J.,Lee,Y.Y.,Kim,M.,Cho,N.H.,Chang,K.,Kim,W.S.,Rho,J.,Nam,K.T.,Amino-acid-andpeptide-directed synthesis of chiral plasmonic gold nanoparticles,Nature,2018,556,360-365.)。该文章在Nature发表之后掀起一股手性纳米贵金属材料的研究热潮，他们进一步通过调控金种子的类型和用量，生长出一种新型的螺旋结构(Lee,H.-E.,Kim,R.M.,Ahn,H.-Y.,Lee,Y.Y.,Byun,G.H.,Im,S.W.,Mun,J.,Rho,J.,Nam,K.T.,Cysteine-encoded chirality evolution in plasmonic rhombic dodecahedral goldnanoparticles,Nat.Commun.,2020,11,263.)，将最终的纳米材料涂到玻璃片成膜，采用不同波长的偏振光照射，薄膜呈现不同的颜色，这预示着可以以此建立一种新的分析检测方法。江南大学胥传来教授课题组采用十六胺在金纳米棒一侧生长多晶铜结构，采用二胺制备出AuCuAu手性杂纳米棒(Wang,J.,Wu,X.,Ma,W.,Xu,C.,Chiral AuCuAuheterogeneousnanorods with tailored optical activity,Adv.Funct.Mater.,2020,2000670.)，并尝试其在光热治疗方面的潜在应用。