[发明专利]基于苯丙氨酸-铜离子配位聚合物的电化学生物传感方法及其应用

说明书

本发明公开了基于L‑苯丙氨酸和铜离子配位聚合物的电化学生物传感器的制备方法及其应用，具体步骤如下：(1)取L‑苯丙氨酸溶液，铜离子溶液混合并剧烈振荡，得到L‑Phe‑Cu(II)配位聚合物(L‑Phe‑Cu(II)CPs)；(2)将葫芦脲[7]孵育到干净的裸金电极上，然后滴加制备成功的配位聚合物(L‑Phe‑Cu(II)CPs)，对CPs/CB[7]/Au传感器进行电化学测试。制备的配位聚合物对H₂O₂具有催化还原作用，因此利用传感器检测含不同浓度H₂O₂的反应液，实现对H₂O₂的高灵敏检测；(3)Cu(II)和PPi具有络合作用，形成的PPi‑Cu(II)络合物抑制了配位聚合物对H₂O₂的催化；而通过ALP对PPi的催化水解作用，使PPi‑Cu(II)络合物释放游离的Cu(II)，再次形成L‑Phe‑Cu(II)CPs，H₂O₂的催化反应发生。基于以上方面，开发了基于铜离子介导的配位聚合物的双氧水，焦磷酸盐及碱性磷酸酶电化学生物传感器，具有操作简便、检测速度快、特异性好、灵敏度高、结果准确可靠、成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感方法及其应用，尤其是涉及基于苯丙氨酸-铜离子配位聚合物的电化学传感器制备及其在双氧水、焦磷酸盐及碱性磷酸酶分析传感中的应用，属于功能生物材料和生物传感技术领域。

背景技术

碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase，ALP)广泛分布于人体的肝、肾、骨骼、肠和胎盘等组织器官中，能催化核酸、蛋白质和生物碱等生物分子去磷酸化，在调节细胞代谢和参与细胞分裂和分化等信号通路中发挥重要作用。正常成年人血清中ALP正常范围为40～150U/L，血清中ALP水平升高通常与肝外胆道梗阻、肝内占位性病变、肝硬化、成骨性骨瘤、骨质疏松和软骨病等疾病有关；血清中ALP水平降低则与某些代谢紊乱、威尔逊病和白血病等血液系统疾病密切相关。因此，ALP的活性检测具有较好的实际意义。与ALP相关的焦磷酸盐(P₂O₇^4-，PPi)是生物系统中丰富的磷酸盐物种，在能量转换和代谢过程中起着关键作用，参与许多生物反应过程，如柠檬酸和ATP的水解，DNA复制，环磷酸腺苷的生成等。因此，实现ALP和PPi高效、可靠的检测，对于研究ALP和PPi相关的生物学过程和疾病发生发展具有迫切而重要的意义。

生物活性物质包括蛋白质、核酸、肽类和氨基酸等，其应用非常广泛，包括工业、农业、环境、食品和生物医药。然而，生物活性物质一般结构脆弱，可重复性差，可重复使用性低，这些不稳定因素对其实际应用有着很大的限制。为解决上述问题，对生物活性物质进行固定化是有效的策略之一，有利于生物活性物质抵抗不利环境的影响，提高其抗逆性，缩短处理所需的时间，也有利于反应后的固液分离，重复使用提高利用率。固定生物活性物质的载体有很多，包括无机纳米颗粒、水凝胶和聚合物等。其中，配位聚合物作为固定生物活性物质的一类新兴载体在分子识别、药物递送和生物成像等方面展示出不可估量的应用前景，已经成为配位化学、材料化学、电化学和生命科学等领域的前沿方向之一。配位聚合物(Coordination polymers，CPs)是指可以提供孤对电子或不定域电子的有机配体和可以接受电子的金属离子或离子簇间通过配位键相连接而形成的无机-有机杂化化合物，兼具了无机物和有机物的优良性质，如比表面积大、可修饰和良好的热稳定性等；很多金属元素在复杂的生物体中具有特定的功能，使配位聚合物具有易功能化的特性，如O₂的递送、基因的活化、酶的催化，可以利用此类金属元素使配位聚合物具有特定的生物学功能。目前，生物活性物质和金属离子形成的配合物十分受欢迎，吸引了科学家的眼球，具有较大的应用空间，广泛用于传感器、分子识别和药物检测等领域。