CN103224925B - 二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法 - Google Patents
二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103224925B CN103224925B CN201310106222.7A CN201310106222A CN103224925B CN 103224925 B CN103224925 B CN 103224925B CN 201310106222 A CN201310106222 A CN 201310106222A CN 103224925 B CN103224925 B CN 103224925B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ferrocene
- phe
- glucose oxidase
- add
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 title claims abstract description 35
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 title claims abstract description 34
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 19
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 19
- 239000008103 glucose Substances 0.000 title abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 title 1
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 claims abstract description 35
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 15
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 12
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 claims description 12
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 claims description 12
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 claims description 12
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 9
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 9
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- -1 benzotriazole-N, N, N', N'-tetramethyl-urea hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 claims description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 5
- NPZTUJOABDZTLV-UHFFFAOYSA-N hydroxybenzotriazole Substances O=C1C=CC=C2NNN=C12 NPZTUJOABDZTLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N hydrocortisone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N 0.000 claims 4
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 claims 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 2
- 229960000890 hydrocortisone Drugs 0.000 claims 2
- 235000014666 liquid concentrate Nutrition 0.000 claims 2
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 claims 2
- 230000009514 concussion Effects 0.000 claims 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims 1
- VSDUZFOSJDMAFZ-UHFFFAOYSA-N methyl 2-amino-3-phenylpropanoate Chemical compound COC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 VSDUZFOSJDMAFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BHTJEPVNHUUIPV-UHFFFAOYSA-N pentanedial;hydrate Chemical compound O.O=CCCCC=O BHTJEPVNHUUIPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 abstract description 23
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 abstract description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- ASOKPJOREAFHNY-UHFFFAOYSA-N 1-Hydroxybenzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N(O)N=NC2=C1 ASOKPJOREAFHNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 3
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- ZYJPUMXJBDHSIF-NSHDSACASA-N (2s)-2-[(2-methylpropan-2-yl)oxycarbonylamino]-3-phenylpropanoic acid Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)N[C@H](C(O)=O)CC1=CC=CC=C1 ZYJPUMXJBDHSIF-NSHDSACASA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAJHDUZEIKRKAS-UHFFFAOYSA-N cyclopenta-1,3-diene;cyclopenta-1,3-diene-1-carboxylic acid;iron(2+) Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.OC(=O)C1=CC=C[CH-]1 BAJHDUZEIKRKAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- SWVMLNPDTIFDDY-FVGYRXGTSA-N methyl (2s)-2-amino-3-phenylpropanoate;hydrochloride Chemical compound Cl.COC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 SWVMLNPDTIFDDY-FVGYRXGTSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 2
- SAUDSWFPPKSVMK-LBPRGKRZSA-N (2s)-2-(n-phenylanilino)propanoic acid Chemical compound C=1C=CC=CC=1N([C@@H](C)C(O)=O)C1=CC=CC=C1 SAUDSWFPPKSVMK-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 1
- GKZIWHRNKRBEOH-HOTGVXAUSA-N Phe-Phe Chemical compound C([C@H]([NH3+])C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C([O-])=O)C1=CC=CC=C1 GKZIWHRNKRBEOH-HOTGVXAUSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- SWVMLNPDTIFDDY-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 2-amino-3-phenylpropanoate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 SWVMLNPDTIFDDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 229960005190 phenylalanine Drugs 0.000 description 1
- 108010073025 phenylalanylphenylalanine Proteins 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法。首次基于二茂铁-二苯丙氨酸自组装纳米线并结合葡萄糖氧化酶制备葡萄糖传感器。该葡萄糖传感器制备简单，在37℃，pH=7.4的人体生理条件下具有较高的灵敏度和较宽的线性范围，有望实现商品化。同时，该酶传感器制备方法可望拓展到其它电化学酶传感器的构建。
Description
技术领域
本发明公开了一种二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法，尤其是在制备基于多肽自组装纳米线作为电子媒介体的葡萄糖电化学生物传感器上的应用方法。
背景技术
自克拉克和里昂开发出将酶固定于电极表面的检测方法以来（Annals ofthe New York Academy of Sciences,1962,102,29-45），酶传感器得到了迅速发展。近十年来，虽然不同种类的生物传感器和检测器件相继被开发出来，但葡萄糖生物传感器的进一步完善和商业化依然是国际上生物传感器研究领域的热门。血糖的实时监控对于糖尿病患者病情控制意义重大，现今血糖测试仪已使糖尿病患者可在家中自行测定血糖值。
将葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase，简称GOx）和电子媒介体二茂铁（ferrocene，简称Fc)固定于工作电极上，当在检测体系中加入血样后，血液中的葡萄糖被GOx氧化。Fc具有优良的电化学活性，可起到增强电子传递、放大信号作用。通常分步将GOx和Fc固定到电极上，步骤较繁琐且影响传感器的重现性。因此，我们考虑制备一种纳米复合材料同时包含Fc和GOx，这样只需一步，将此纳米材料固定在电极上即可完成葡萄糖传感器的制备。
近年来，自组装多肽纳米材料因其良好的生物相容性、简单的自组装过程以及易于功能化等特点而备受关注（Journal of the American ChemicalSociety,2010,132,15632-15636）。在已报道的多种多肽分子中，二苯丙氨酸（diphenylalanine，Phe-Phe，简称FF）及其衍生物因其分子结构简单而得到研究工作者青睐。在不同条件下，FF可自组装形成纳米管、纳米线，纳米颗粒等。这类纳米材料表面的氨基或羧基使其可进行多样的化学修饰，从而应用于构造复杂纳米器件、作为药物载体以及制备生物传感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法。本发明首次基于二茂铁-二苯丙氨酸（Fc-Phe-Phe-OH）通过共价键、氢键等作用自组装形成的二茂铁多肽纳米线（Fc-Nano PeptideWires，简称Fc-PNWs），并结合葡萄糖氧化酶，得到Fc-Nano PeptideWires-GOx，简称Fc-PNWs-GOx，再由此制备了测定血糖的电化学生物传感器。该传感器灵敏度高，检测限低且制备方法简单。
二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物的制备方法，包括以下任一方式所述的步骤：
称取二茂铁-二苯丙氨酸溶于乙醇，待溶剂挥发后，二茂铁-二苯丙氨酸逐渐析出并且自组装形成线型纳米材料A；将A加入蒸馏水中，在超声仪中超声震荡，使A由团聚状态分散开来得到B；取壳聚糖溶液与B混合，震荡超声后放置，使壳聚糖分子充分修饰到纳米线表面得到C；将C离心，移除上层溶液，然后至少重复进行两次加pH=7.4的磷酸缓冲溶液、离心和移除上层溶液的过程后滴入戊二醛的水溶液，形成混合物后震荡，然后离心得到D；向D中加入葡萄糖氧化酶水溶液，震荡，放置，即制成二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物；
或者
称取二茂铁-二苯丙氨酸溶于乙醇；待溶剂挥发后，二茂铁-二苯丙氨酸逐渐析出并且自组装形成线型纳米材料A；将A加入磷酸缓冲溶液，在超声仪中超声震荡，使A由团聚状态分散成单条纳米线状态，然后离心，再次加入磷酸缓冲溶液，离心，移除上层溶液，得到E，分别取壳聚糖溶液，戊二醛水溶液和葡萄糖氧化酶水溶液，加入E中配成二茂铁-二苯丙氨酸溶液，震荡超声，放置，即制成二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物。
上述方法具体如下：
称取二茂铁-二苯丙氨酸溶于乙醇，配成2～5mg/mL的溶液；待溶剂挥发后，二茂铁-二苯丙氨酸逐渐析出并且自组装形成线型纳米材料A；称取A2mg加入1mL蒸馏水，在超声仪中超声震荡3～5分钟，使A由团聚状态分散开来得到B；取1mL质量分数1%的壳聚糖溶液与B混合，震荡超声2分钟后放置3小时，使壳聚糖分子充分修饰到纳米线表面得到C；将C离心，离心转数为5000转/分钟，离心5分钟，移除上层溶液，然后重复进行两次加pH=7.4的磷酸缓冲溶液、离心和移除上层溶液的过程后滴入500μL0.25%的戊二醛的水溶液，形成混合物后震荡半小时，然后离心得到D；按照二茂铁-二苯丙氨酸2mg/mL的配比，向D中加入10～15mg/mL的葡萄糖氧化酶水溶液，震荡2-5分钟，放置24h，即制成二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物；
或者
称取2～5mg二茂铁-二苯丙氨酸溶于1mL乙醇；将溶液烘干待二茂铁-二苯丙氨酸析出及自组装形成线型纳米材料A；称取A2mg加入1mL磷酸缓冲溶液，在超声仪中超声3～5分钟，使A由团聚状态分散成单条纳米线状态，然后5000转/分钟，离心5分钟，再次加入1mL磷酸缓冲溶液，离心，移除上层溶液，得到E，分别取100μL0.5%质量分数的壳聚糖溶液，450μL0.25%戊二醛水溶液和450μL10-15mg/mL的葡萄糖氧化酶水溶液，加入E中配成2mg/mL的二茂铁-二苯丙氨酸溶液，震荡超声2～5分钟，放置24小时，即制成二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物。
所述的二茂铁-二苯丙氨酸的制备方法如下：
1）将摩尔比1:1.2:1.2的单羧基二茂铁、1-羟基苯并三唑和苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐溶在无水二氯甲烷中，体系置于冰浴中逐滴加入三乙胺至体系环境pH达到8.0～9.0范围间；搅拌1小时；薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，依次用饱和NaCO3、5%HCl和蒸馏水各萃取一次；萃取液浓缩，柱层析纯化，真空干燥；得暗红色化合物Fc-OBt；
2）将N-叔丁氧羰基-L-苯丙氨酸、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐和1-羟基苯并三唑溶解于无水二氯甲烷，三者的浓度均为4.4mM，冰浴条件下逐滴加入三乙胺直至体系环境达到pH8-9范围间，反应1小时，再加入L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐，使之浓度达到4.4mM，室温搅拌18小时，薄层色谱点板监测反应基本完全；依次用饱和NaHCO3,10%HCl和蒸馏水洗涤，并用Na2SO4干燥；减压蒸干，柱层析纯化，在旋转蒸发仪上旋转蒸干至油状液体，移入冷冻干燥机内低温干燥，得Boc-Phe-Phe-OMe粉末；
3）将Boc-Phe-Phe-OMe溶于无水二氯甲烷20mL，浓度为2mM，再和10mL三氟乙酸混合，常温搅拌反应30min，减压蒸干，所得中间产物H-Phe-Phe-OMe溶解在2mL无水二氯甲烷中，用三乙胺调至pH=8；继续加入20mL无水二氯甲烷稀释溶液，并加入步骤1）得到的Fc-OBt，使Fc-OBt浓度为2.2mM，常温搅拌1小时，薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，依次用饱和NaCO3、5%HCl和蒸馏水萃取一次；萃取液浓缩，柱层析纯化，真空干燥；得橙黄色化合物Fc-Phe-Phe-OMe；
4）将Fc-Phe-Phe-OMe溶解在12mL的四氢呋喃，浓度为1mM，再缓慢滴加2.5mM的氢氧化锂6mL，室温下搅拌2小时；薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，减压蒸馏将其中的四氢呋喃抽净，然后向此悬浊液里加入二氯甲烷30mL，依次用5%HCl和蒸馏水萃取，减压旋转蒸干；柱层析纯化，真空干燥，得到化合物Fc-Phe-Phe-OH。
上述的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物的应用方法，用于制备检测血糖的生物传感器或者试纸。在制备检测血糖的生物传感器时将制备得到的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物滴加于电极上，干燥后即可。优选取10μL二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物滴加于电极上。
本发明使用的多肽为二茂铁-二苯丙氨酸。其结构如下：
有益效果：
（1）本发明利用二茂铁多肽纳米线的高比表面积来提高葡萄糖氧化酶的负载量，同时5纳米长的纳米线上包含约8×105个二茂铁分子是一种性能优越的电子媒介体。与分步固定GOx和Fc的方法相比较，将其用于传感器制备步骤简单，Fc-PNWs结合GOx形成Fc-PNWs-GOx后,只需一步即可固定到电极表面，干燥后即可进行检测。
（2）本发明首次将葡萄糖氧化酶与含大量二茂铁分子的多肽纳米线结合制成葡萄糖电化学传感器，与同类型传感器相比，制备过程简单，灵敏度高，检测限低。该传感器在37℃，pH7.4生理条件下具有良好的检测性能。在此条件下，对医院提供的血样的血糖值进行了检测，所得到的结果与医院提供的数据吻合。
（3）本发明制备的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物具有优良的生物相容性和专一性，有望用于血糖试纸的开发。
（4）本发明制备的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物，其制备方法可推广到其他类型的酶与二茂铁多肽纳米线复合物的构建，从而有望开发出检测多种物质的酶生物传感器。
（5）本发明中的电化学生物传感器制备简单，自组装纳米线廉价且易合成，在生物传感方面具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为将葡萄糖氧化酶修饰到二茂铁多肽纳米线上的示意图；
图2为二茂铁多肽纳米线的原子力显微镜图；
图3为二茂铁多肽纳米线的扫描电子显微镜图；
图4（A）为二茂铁多肽纳米线修饰电极10圈扫描的循环伏安图；（B）为葡萄糖传感器对葡萄糖的循环伏安响应图，1号曲线为体系含有20mmol/L葡萄糖的循环伏安响应图，2号曲线为10mmol/L，3号为0；（C）为葡萄糖传感器对连续加入葡萄糖的电流-时间响应图；（D）为葡萄糖传感器的校准曲线。
具体实施方式
下面列举实施方式对本发明进行具体描述，但不限于以下实例。
实施例1
称取2～5mg二茂铁-二苯丙氨酸溶于1mL乙醇。将溶液烘干，二茂铁-二苯丙氨酸自组装形成线型纳米材料A。称取A2mg加入1mL蒸馏水，在超声仪中超声3～5分钟，使A由团聚状态分散开来得到B。取1mL1%（质量分数）壳聚糖溶液与B混合，震荡超声2分钟后放置3小时，形成C。将C在5000转/分钟条件下离心5分钟，移除上层溶液，离心后加适量磷酸缓冲溶液（pH=7.4），重复加磷酸缓冲溶液离心步骤2次，最后滴入500μL戊二醛（0.25%）水溶液形成混合物后震荡半小时，然后离心得到D。按照二茂铁-二苯丙氨酸2mg/mL的配比，向D中加入10mg/mL的葡萄糖氧化酶水溶液，震荡2～5分钟，放置24h，即制成Fc-PNWs-GOx。取10μLFc-PNWs-GOx滴加于电极上，干燥后即可进行电化学测试。
实施例2
称取5mg二茂铁-二苯丙氨酸溶于1mL乙醇。将溶液烘干待二茂铁-二苯丙氨酸析出及自组装形成线型纳米材料A。称取A2mg加入1mLPBS，在超声仪中超声5分钟，使A由团聚状态分散成单条纳米线状态，然后5000转/分钟，离心5分钟，再次加入1mL磷酸缓冲溶液，离心，移除上层溶液，得到E；
分别取100μL0.5%质量分数的壳聚糖溶液，450μL0.25%戊二醛水溶液和450μL10mg/mL的葡萄糖氧化酶水溶液，加入E中配成2mg/mL的Fc-PNWs溶液，震荡超声5分钟，放置24小时，形成附着于纳米线表面的壳聚糖与葡萄糖氧化酶的复合物，Fc-PNWs-GOx即制成。取10μLFc-PNWs-GOx滴加于电极上，干燥，用二次水冲洗电极以除去未附着在纳米线上的葡萄糖氧化酶，随后进行检测。
实施例3
一，将摩尔比1:1.2:1.2的单羧基二茂铁(Fc-COOH)、1-羟基苯并三唑(HOBt)和苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)溶在无水二氯甲烷(DCM)中，体系置于冰浴中逐滴加入三乙胺(Et3N)至体系环境pH达到8.0～9.0范围间；搅拌1小时；薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，依次用饱和NaCO3、5%HCl和蒸馏水各萃取一次；萃取液浓缩，柱层析纯化，真空干燥；得暗红色化合物Fc-OBt；
二，将N-叔丁氧羰基-L-苯丙氨酸（Boc-Phe-COOH，4mM),HBTU、HOBt(均为4.4mM)溶解于DCM，冰浴条件下逐滴加入2mL Et3N至pH至8-9，反应1小时，再加入L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐（H-Phe-OMe·HCl，4.4mM)，室温搅拌18小时，薄层色谱点板监测反应基本完全。分别用饱和NaHCO3,10%HCl和蒸馏水洗涤并用Na2SO4干燥。减压蒸干，柱层析纯化，在旋转蒸发仪上旋转蒸干至油状液体，移入冷冻干燥机内低温干燥，得Boc-Phe-Phe-OMe粉末。
三，将Boc-Phe-Phe-OMe(2mM)溶于DCM(20mL)和TFA(10mL)混合溶液中，常温搅拌反应30min，减压蒸干，所得中间产物H-Phe-Phe-OMe溶解在2mL DCM中，用Et3N调至pH=8。继续加入DCM(20mL)稀释溶液，并加入Fc-OBt(2.2mM)常温搅拌1小时，薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，依次用饱和NaCO3、5%HCl和蒸馏水各萃取一次；萃取液浓缩，柱层析纯化，真空干燥；得橙黄色化合物Fc-Phe-Phe-OMe。
四，将Fc-Phe-Phe-OMe（1mM）溶解在12mL的四氢呋喃，缓慢滴加2.5mM的氢氧化锂6mL，室温下搅拌2小时。薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，减压蒸馏尽量将其中的四氢呋喃抽净，然后向此悬浊液里加入二氯甲烷30mL，依次用5%HCl和蒸馏水萃取，减压旋转蒸干。柱层析纯化，真空干燥，得到化合物Fc-Phe-Phe-OH。
实施例4
一，采用参比电极（银/氯化银电极），对电极（铂电极），工作电极（修饰电极）的三电极体系，Fc-PNWs-GOx修饰电极在3mL100mmol/L磷酸盐（pH=7.4）中，电压扫描范围0～0.7V，扫描速率为0.1V/s条件下进行循环伏安测试。如图4（A）和（B），实验结果显示，修饰电极稳定性较好，随着葡萄糖浓度的增加(0、10和20mmol/L)，Fc的氧化峰电流明显升高，由此可以说明Fc-PNWs结合大量GOx，间接提高了电极面积，且Fc促进了电子在酶和电极表面之间的转移，同时CS包覆既不影响葡萄糖扩散也不影响Fc-PNWs和GOx分子间的电子转移。
二，三电极体系下，Fc-PNWs-GOx修饰电极在3mL100mmol/L磷酸盐（pH=7.4）中，电压0.6V，采集间隔0.1s，每隔20s进样一次，进样量为6μL（100mmol/L葡萄糖溶解于磷酸缓冲溶液），进行计时安培电流测试，图4（C）显示在0.2～2mmol/L的范围内，响应电流值与葡萄糖浓度呈现较好的线性关系，经测定保持线性关系最高葡萄糖浓度为3mmol/L，最低浓度为0.01mmol/L，标准曲线如图4（D）所示，信噪比为3时检出限为5μmol/L，图中所有点的误差线（error bar，即相对标准偏差值）均小于6%。说明Fc-PNWs-GOx传感器具有较好的重现性和再生性。
三，采用二中的检测方法检测3种人体血样检测结果与医院提供数据比对如下表：
正常人与糖尿病患者血样检测
| 样品号 | 1 | 2 | 3 |
| Fc-PNWs-GOx修饰电极(mM) | 5.52±0.27 | 6.27±0.30 | 9.37±0.42 |
| 比色测试法(mM) | 5.60±0.23 | 6.30±0.24 | 9.30±0.34 |
| 相对偏差(%) | –1.6 | –0.4 | 0.8 |
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物的制备方法，其特征在于，包括以下任一方式所述的步骤：
称取二茂铁-二苯丙氨酸溶于乙醇，配成2～5mg/mL的溶液；待溶剂挥发后，二茂铁-二苯丙氨酸逐渐析出并且自组装形成线型纳米材料A；称取A2mg加入1mL蒸馏水，在超声仪中超声震荡3～5分钟，使A由团聚状态分散开来得到B；取1mL质量分数1％的壳聚糖溶液与B混合，震荡超声2分钟后放置3小时，使壳聚糖分子充分修饰到纳米线表面得到C；将C离心，离心转数为5000转/分钟，离心5分钟，移除上层溶液，然后重复进行两次加pH＝7.4的磷酸缓冲溶液、离心和移除上层溶液的过程后滴入500μL0.25％的戊二醛的水溶液，形成混合物后震荡半小时，然后离心得到D；按照二茂铁-二苯丙氨酸2mg/mL的配比，向D中加入10～15mg/mL的葡萄糖氧化酶水溶液，震荡2-5分钟，放置24h，即制成二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物；
或者
称取2～5mg二茂铁-二苯丙氨酸溶于1mL乙醇；将溶液烘干待二茂铁-二苯丙氨酸析出及自组装形成线型纳米材料A；称取A2mg加入1mL磷酸缓冲溶液，在超声仪中超声3～5分钟，使A由团聚状态分散成单条纳米线状态，然后5000转/分钟，离心5分钟，再次加入1mL磷酸缓冲溶液，离心，移除上层溶液，得到E，分别取100μL0.5％质量分数的壳聚糖溶液，450μL0.25％戊二醛水溶液和450μL10-15mg/mL的葡萄糖氧化酶水溶液，加入E中配成2mg/mL的二茂铁-二苯丙氨酸溶液，震荡超声2～5分钟，放置24小时，即制成二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的二茂铁-二苯丙氨酸的制备方法如下：
1)将摩尔比1:1.2:1.2的单羧基二茂铁、1-羟基苯并三唑和苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐溶在无水二氯甲烷中，体系置于冰浴中逐滴加入三乙胺至体系环境pH达到8.0～9.0范围间；搅拌1小时；薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，依次用饱和NaCO3、5％HCl和蒸馏水各萃取一次；萃取液浓缩，柱层析纯化，真空干燥；得暗红色化合物Fc-OBt；
2)将N-叔丁氧羰基-L-苯丙氨酸、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐和1-羟基苯并三唑溶解于无水二氯甲烷，三者的浓度均为4.4mM，冰浴条件下逐滴加入三乙胺直至体系环境达到pH8-9范围间，反应1小时，再加入L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐，使之浓度达到4.4mM，室温搅拌18小时，薄层色谱点板监测反应基本完全；依次用饱和NaHCO3,10％HCl和蒸馏水洗涤，并用Na2SO4干燥；减压蒸干，柱层析纯化，在旋转蒸发仪上旋转蒸干至油状液体，移入冷冻干燥机内低温干燥，得Boc-Phe-Phe-OMe粉末；
3)将Boc-Phe-Phe-OMe溶于无水二氯甲烷20mL，浓度为2mM，再和10mL三氟乙酸混合，常温搅拌反应30min，减压蒸干，所得中间产物H-Phe-Phe-OMe溶解在2mL无水二氯甲烷中，用三乙胺调至pH＝8；继续加入20mL无水二氯甲烷稀释溶液，并加入步骤1)得到的Fc-OBt，使Fc-OBt浓度为2.2mM，常温搅拌1小时，薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，依次用饱和NaCO3、5％HCl和蒸馏水萃取一次；萃取液浓缩，柱层析纯化，真空干燥；得橙黄色化合物Fc-Phe-Phe-OMe；
4)将Fc-Phe-Phe-OMe溶解在12mL的四氢呋喃，浓度为1mM，再缓慢滴加2.5mM的氢氧化锂6mL，室温下搅拌2小时；薄层层析点板跟踪反应；待反应完毕，减压蒸馏将其中的四氢呋喃抽净，然后向此悬浊液里加入二氯甲烷30mL，依次用5％HCl和蒸馏水萃取，减压旋转蒸干；柱层析纯化，真空干燥，得到化合物Fc-Phe-Phe-OH。
3.二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物，其特征在于，是由权利要求1或2所述的方法制备而成的。
4.权利要求3所述的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物的应用方法，其特征在于，用于制备检测血糖的生物传感器或者试纸。
5.根据权利要求4所述的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物的应用方法，其特征在于，在制备检测血糖的生物传感器时将制备得到的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物滴加于电极上，干燥后即可。
6.根据权利要求5所述的二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物的应用方法，其特征在于，取10μL二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物滴加于电极上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310106222.7A CN103224925B (zh) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | 二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310106222.7A CN103224925B (zh) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | 二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103224925A CN103224925A (zh) | 2013-07-31 |
| CN103224925B true CN103224925B (zh) | 2014-12-31 |
Family
ID=48835570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310106222.7A Expired - Fee Related CN103224925B (zh) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | 二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103224925B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105823886B (zh) * | 2016-03-21 | 2017-11-21 | 太原理工大学 | 一种1,1’—二茂铁二甲酸/铂纳米颗粒/dna酶复合物的制备方法及检测甲胎蛋白的方法 |
| CN106946979A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-14 | 常州大学 | 一种锌离子诱导的苯丙氨酸二肽自组装产物的制备方法 |
| CN106946980B (zh) * | 2017-03-08 | 2020-09-08 | 常州大学 | 一种铁离子诱导的苯丙氨酸二肽自组装产物的制备方法 |
| CN108517003B (zh) * | 2018-04-08 | 2019-01-29 | 南京医科大学 | 成胶因子、水凝胶以及药物组合物 |
| CN110974978B (zh) * | 2019-12-23 | 2023-08-18 | 暨南大学 | 一种用于肿瘤治疗的纳米催化剂及其制备方法与应用 |
| CN113514518B (zh) * | 2021-03-30 | 2023-05-09 | 江苏大学 | 一种基于多肽-酶复合材料的过氧化氢传感器的制备方法 |
-
2013
- 2013-03-29 CN CN201310106222.7A patent/CN103224925B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103224925A (zh) | 2013-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ahmad et al. | Recent advances in nanowires-based field-effect transistors for biological sensor applications | |
| CN103224925B (zh) | 二茂铁多肽纳米线-葡萄糖氧化酶复合物及其制备和应用方法 | |
| CN103336043B (zh) | 一种过氧化氢生物传感器的制备方法 | |
| CN105954336B (zh) | 一种无酶超氧阴离子电化学传感器及其制备方法和应用 | |
| CN104459124A (zh) | 一种基于HS-β-CD-Ag-GOD共轭物的电化学免疫传感器的制备方法及应用 | |
| CN109115855B (zh) | 一种检测阿尔茨海默症标志物的电化学免疫传感器的制备方法及应用 | |
| CN113406168B (zh) | 分子印迹检测氯霉素的电化学传感器及其制备方法和应用 | |
| Pang et al. | CdSe quantum dot-functionalized TiO2 nanohybrids as a visible light induced photoelectrochemical platform for the detection of proprotein convertase subtilisin/kexin type 6 | |
| Zhou et al. | Application of metal-organic framework (MOF)-based enzymatic amplification strategy for the sensitive electrochemical detection of tuberculosis | |
| CN104391113A (zh) | 一种基于金铜纳米线-三巯丙基三乙氧基硅烷化石墨烯构建的生物传感器的制备方法及应用 | |
| KR101755230B1 (ko) | 다제내성 암세포 검출용 센서 및 이를 이용한 다제내성 암세포 검출방법 | |
| CN105606681A (zh) | 一种基于金铜-多壁碳纳米管-二氧化锰构建的生物传感器的制备方法及应用 | |
| Zhou et al. | Dual signal amplified electrochemical aptasensor based on PEI-functionalized GO and ROP for highly sensitive detection of cTnI | |
| CN108872340A (zh) | 一种用于超灵敏检测有机磷农药的电化学生物传感器 | |
| Wang et al. | A novel ferrocene-tagged peptide nanowire for enhanced electrochemical glucose biosensing | |
| CN101271079B (zh) | 碳纳米管-dna复合物修饰的玻炭电极及制备方法和应用 | |
| CN107102052A (zh) | 基于含有活性铜碳点的尿酸电化学传感器及其应用 | |
| Li et al. | Sensing interfaces engineering for organic thin film transistors‐based biosensors: opportunities and challenges | |
| Chen et al. | Recent developments in electrochemical, electrochemiluminescent, photoelectrochemical methods for the detection of caspase-3 activity | |
| JP5403520B2 (ja) | 電界紡糸ファイバーマット複合体及びグルコースセンサ | |
| CN112067680B (zh) | 氧化石墨烯/酶/聚苯胺lb修饰电极及制备方法和应用 | |
| CN105004859B (zh) | 一种基于Pd/V2O5/MWCNTs的肠癌肿瘤标志物免疫传感器的制备方法及应用 | |
| CN115754295A (zh) | 基于丝网印刷电极的psa适配体传感器、制备及检测方法 | |
| Yun et al. | Highly sensitive and renewable amperometric urea sensor based on self-assembled monolayer using porous silicon substrate | |
| US20160341686A1 (en) | Size dependence of nanoparticle-protein interaction and high sensitivity potentiometric sensor exploiting such interactions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Jianxiu Inventor after: Li Ding Inventor after: Yang Minghui Inventor after: Sun Zhifang Inventor before: Yang Minghui Inventor before: Li Ding Inventor before: Wang Jianxiu Inventor before: Sun Zhifang |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: YANG MINGHUI LI DING WANG JIANXIU SUN ZHIFANG TO: WANG JIANXIU LI DING YANG MINGHUI SUN ZHIFANG |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141231 Termination date: 20160329 |