[发明专利]基于单(6-巯基-6-去氧)-β-环糊精的L-半胱氨酸的检测方法及传感器

说明书

本发明公开了一种基于单(6‑巯基‑6‑去氧)‑β‑环糊精的L‑半胱氨酸的检测方法及传感器，将单(6‑巯基‑6‑去氧)‑β‑环糊精(HS‑β‑CD)修饰在栅极延长出来的金电极的金膜层表面上，形成一种简易的HS‑β‑CD自组装延长栅金电极(G‑GE)，利用场效应晶体管原位信号的放大作用对L‑半胱氨酸(L‑Cys)实现灵敏检测，其中，HS‑β‑CD通过分子间作用力吸附结合L‑Cys，使电极表面的膜电位发生改变，从而实现对L‑Cys的超分子选择性识别。该传感器对L‑半胱氨酸具有良好的能斯特响应关系，线性范围为1.0×10^‑7—1.0×10^‑4mol/L，响应灵敏度为65.29mV·pc^‑1(25℃)，检出限为5.7×10^‑8mol/L。其制备过程简单便捷，响应时间快，具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于化学/生物传感技术领域，具体涉及一种基于单(6-巯基-6-去氧)-β-环糊精的L-半胱氨酸的检测方法及传感器，即一种选择性膜电位型传感器，适用于健康养殖与生命科学方面的在线检测。

背景技术

半胱氨酸(Cysteine，Cys)是人体的条件必需氨基酸和生糖氨基酸，其化学名称为2-氨基-3-巯基丙酸，是一种脂肪族含巯基的极性α-氨基酸，具有两种不同的立体构型(D-型、L-型)。L-半胱氨酸(L-Cysteine，L-Cys)在细胞中蛋白质折叠和代谢、翻译后修饰、解毒以及对重金属的亲和力等生理过程中起着至关重要的作用。L-半胱氨酸除了在细胞过程中的作用之外，还是生物体许多病理疾病的生物标志物，如肝损伤，心脏病，皮肤病变，脱色素，败血症，艾滋病，胱氨酸尿症以及帕金森病和阿尔茨海默氏病，因此被广泛用于如抗生素和皮肤疾病治疗配方等的制药产品研究。此外，人体内L-半胱氨酸介导所引发的降血糖作用和中枢神经损伤已作为兴奋性中毒的机理被研究。因此，L-半胱氨酸传感器的研究变得至关重要，并逐渐引起了众多学者尤其是化学、生物学、医学工作者的兴趣。

目前，检测L-半胱氨酸的常用方法有比色分析法、分光光度法、拉曼光谱法、高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)、液相色谱-质谱联用法(LC-MS/MS)、荧光分析法、光电化学分析法(PECA)等。然而，他们往往需要昂贵的精密仪器、复杂的样品制备流程，不方便实地实时使用。因此，现场环境实时检测方法、移动实验室和便携式检测仪器等具有更广泛的研究前景，而电化学传感分析法具有现场实时检测优势。目前用于L-半胱氨酸检测的电化学方法主要是电流型电化学传感器，如Sophia Selvarajan等人将NH₂官能化的BaTiO₃纳米颗粒悬浮在琼脂糖(Ag)膜的三维基质，通过电流-电压技术创建了一个自供电的L-半胱氨酸传感器，并通过非侵入性方法对尿液中的L-半胱氨酸进行传感器性能的实时分析，具有良好的选择性和线性范围，检测下限达到10×10^-6mol·L^-1。MohammadK.Amini等人通过将Cobalt(II) salophen结合到碳糊基质中而构建的碳糊电极，采用安培和差分脉冲伏安法测定半胱氨酸，线性范围为2—10×10^-6mol·L^-1，检测下限为1×10^-6mol·L^-1。徐静娟等人制备了α-二氧化锰纳米线修饰玻碳电极(GC)，选择性检测L-半胱氨酸，该电极对L-半胱氨酸显示出优异的电催化氧化作用，最大的测定范围达到0.5—630×10^-6mol·L^-1，检测下限为7×10^-8mol·L^-1。尽管这些电流型传感器的电化学响应不断提高，仍然存在复杂的操作流程、不能微型化和难以实现实时检测的缺点。