[发明专利]一种基于壳聚糖及其衍生物的手性传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术以及电化学研究领域，特别涉及一种基于壳聚糖及其衍生物的手性传感器及其制备方法。

背景技术

手性化合物与生命过程息息相关，不同的手性异构体在生物体内的生物活性，药理作用，代谢过程等有着明显的差别，因此发展简单，准确，快速的手性识别方法成为近年来手性分析的热门方向。最近几年，手性传感器的研究已经取得了一定的发展，其中的手性选择剂大部分是借鉴色谱上的手性固定相。

壳聚糖由于具有复杂而且可转变的构象，在手性识别剂固膜上能够很好地分离手性异构体，壳聚糖及其衍生物手性选择性主要来源于它于手性化合物(主一客体)之间的立体选择性，氢键作用，然而到目前为止，很少在手性传感器上进行手性识别的研究；另一方面，壳聚糖及其衍生物是源自食品的原料，其便宜易得、安全无毒，是药物分离等研究领域的热点。因此，以壳聚糖及其衍生物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

本发明的目的是提供一种基于壳聚糖及其衍生物的手性传感器，使手性识别操作简便，识别效率及检测灵敏度高。

该传感器中，电极表面电沉积有壳聚糖及其衍生物膜，这里的“壳聚糖及其衍生物膜”可以是壳聚糖膜、L-谷氨酸/壳聚糖膜和L-谷氨酸/磺化壳聚糖膜，该传感器中的电极是玻碳电极或铂盘电极，玻碳电极或铂盘电极为杆状，直径为2-4毫米。

本发明还提供了一种上述手性传感器的制备方法：

(1)分别称取一定量的壳聚糖、L-谷氨酸和壳聚糖(质量比为1：1)、L-谷氨酸和磺化壳聚糖(质量比为1：1)溶解在0.1M的HCl溶液中，配制2mg/mL的壳聚糖、L-谷氨酸和壳聚糖、L-谷氨酸/磺化壳聚糖溶液；

(2)将电极在砂皮纸上打磨成镜面，并用二次蒸馏水冲净，再分别于1:1(溶剂水与HNO₃的质量比)的HNO₃溶液、无水乙醇、二次蒸馏水中超声波清洗4min，晾干；

(3)将经过步骤(2)处理过的电极，选择性浸入到步骤(1)中配制好的壳聚糖、L-谷氨酸和壳聚糖或L-谷氨酸/磺化壳聚糖溶液中，在恒电位的条件下，施加-0.5V的电位，沉积150s,得到相应的壳聚糖、L-谷氨酸/壳聚糖或L-谷氨酸/磺化壳聚糖修饰电极，最后将所述的电极与电化学装置连接，制得传感器。

本发明的传感器应用时，将壳聚糖(和L-谷氨酸)类物质修饰的电极识别氨基酸对映体后，可将修饰电极磨掉，重新将处理好的电极浸入2mg/mL的壳聚糖(和L-谷氨酸)类物质的溶液中施加-0.5V的电位电沉积150s，得到壳聚糖(和L-谷氨酸)类物质修饰电极，该传感器制备方法简单易得。

本发明的传感器应用过程中，采用三电极体系进行电化学测定，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，壳聚糖修饰电极、L-Glu/壳聚糖修饰电极或L-Glu/磺化壳聚糖修饰电极为工作电极，在含有0.5mM L-Trp/D-Trp的0.1M PBS(pH＝7.0)底液中静置60s，记录差分脉冲伏安曲线。

本发明的有益效果在于：本发明的传感器主要是通过电化学电沉积的方式将壳聚糖(和L-谷氨酸)类物质沉积在电极上来制备传感器，制备方法简单易得，且原料便宜易得、安全无毒。手性识别时，只需将该传感器浸入配置好一定浓度的氨基酸溶液，接着通过电化学检测得到手性识别结果，操作简单，省时。本发明的手性传感器能高效地应用于检测和识别色氨酸对映体，实验表明，该手性传感器能检测到0.5mM的色氨酸异构体。

附图说明

所有附图中的△E是修饰电极对L-Trp和D-Trp的识别的电位差，I_L-Trp/I_D-Trp为修饰电极对L-Trp和D-Trp识别的电流比值：

图1为实施例中，壳聚糖传感器识别手性色氨酸的结果图，

图1中的曲线a为壳聚糖修饰电极(CS)对L-Trp的识别，曲线b为壳聚糖修饰电极对D-Trp的识别，曲线c和曲线d分别为未经过修饰的玻碳电极(GCE)对L-Trp和D-Trp的识别。

图2为实施例中，壳聚糖/L-谷氨酸传感器识别手性色氨酸的结果图，

图2中的曲线a和曲线b分别为壳聚糖/L-谷氨酸修饰电极(CS/L-Glu)对L-Trp和D-Trp的识别。

图3为实施例中，磺化壳聚糖/L-谷氨酸传感器识别手性色氨酸的结果图，