[发明专利]一种Co-MOF@PDA/GRE电化学传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Co‑MOF@PDA/GRE电化学传感器及其制备方法与应用。所述方法包括制备Co‑MOF@PDA复合材料、制备Co‑MOF@PDA复合膜修饰电极和L型色氨酸检测等步骤。本发明的方法可以快速检测出L型色氨酸浓度，且灵敏度高、准确度高。本发明构建相关的传感界面作为三电极体系传感器用于检测，采用电位进行色氨酸构型的定性，采用出峰电流值进行定量，提高了检测L型色氨酸的灵敏性和准确度，最低可以检测出4.14×10^‑7mol/L的L型色氨酸。使用活体植物的实验表明，MOF修饰的传感器对细胞具有生物安全性，可以检测活体植物中的L‑Trp。本发明的方法大大降低了检测成本，操作简单方便。

技术领域

本发明属于电分析化学领域，尤其涉及一种电化学传感器的研制及其应用，具体是一种Co-MOF@PDA/GRE微型电化学传感器的制备方法及应用。

背景技术

色氨酸(Tryptophan)，化学名称为α-氨基-β-吲哚丙氨酸，有L型、D型和消旋DL型三种同分异构体。其中L-色氨酸(L-Trp)是对于促进植物生长发育发挥着重要作用，其重要代谢产物生长素直接影响植物体的生长发育。而且，色氨酸在转化为次生代谢产物的过程中释放出的氮可以极大地提高植物的生产力。在很多逆境胁迫条件下，色氨酸及其代谢产物可与其他激素协同作用，调控植物抵抗逆境的能力。外源的色氨酸施加对于农业领域发展发挥着重要的作用。因此，实现植物体色氨酸含量在体实时检测，对于研究植物生长状态、实现植物精准栽培、调控植物各个器官生长发育都将发挥重要作用。最近，多种方法被用于色氨酸的测量，包括分光光度法、液相色谱法、气相色谱-质谱法、光谱检测等。这些方法具有可靠和有效的特性，广泛用于生物分析。然而，使用这些方法仍存在一些缺点，如检测时间长、设备昂贵和分析路线复杂。

近年来，与上述方法相比，电化学分析被认为是一种绿色、高灵敏度和低成本的检测小生物分子的方法。此外，由于吲哚的双键，色氨酸很容易被氧化，通过电化学途径形成碳氮双键。因此，电化学方法通常用于色氨酸的检测。然而，L-Trp的伏安响应并不令人满意，因为电极上的非均匀电子转移缓慢。可以通过化学修饰的电极来克服这个问题，例如马铃薯汁修饰的碳糊电极和血红素修饰的电极。但这些修饰电极的稳定性和重复性较差，用于L-Trp测定的修饰电极的种类仍然非常有限。因此，寻找用于L-Trp测定的新电极材料是非常有意义的。

此外，电化学方法实现植物体内色氨酸在体实时检测的关键，在于微型电化学传感体系的构建。构建微型电化学传感体系不仅对于实现植物体内小分子的在体检测，同样也为便携式电化学检测工作站以及微量样品的检测提供重要技术支撑。基于以上背景，本发明提出了一种Co-MOF@PDA修饰的微型电化学传感体系以及将其应用于活体植物中色氨酸含量的在体检测。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种检测溶液中L型色氨酸浓度的方法，其能够快速并定量检测溶液中L型色氨酸的含量，建立了一种简单、快速且灵敏度和准确度高的L型色氨酸检测方法。

本发明还有一个目的是提供一种可测量活体植物中色氨酸浓度的微型电化学传感器，可实现长时间、响应稳定和准确度高的活体植物在体检测。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种Co-MOF@PDA/GRE微型电化学传感器的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)Co-MOF的制备：称取30～60mg四水合乙酸钴、25～55mg 2,5-二羧酸-3,4-乙撑二氧噻吩(H₂L)和10～30μL HNO₃混合，搅拌1～2h，得到混合物A。量取10～20ml N,N-二甲基乙酰胺(DMA)溶液，将混合物A溶解在DMA溶液中，并转移至15mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在110～150℃和自生压力下加热12～36h，然后以5℃·h^-1的速率冷却至室温。经过DMA的彻底洗涤后，最终获得平均孔径为的红色钴金属有机框架晶体；