CN105424786B - 一种过氧化聚苯胺/β‑环糊精复合膜修饰电极的制备及电化学识别色氨酸对映体 - Google Patents

一种过氧化聚苯胺/β‑环糊精复合膜修饰电极的制备及电化学识别色氨酸对映体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种过氧化聚苯胺/β‑环糊精复合膜修饰电极的制备及电化学识别色氨酸对映体，包括以下步骤：制备过氧化聚苯胺/β‑环糊精复合膜修饰电极、通过电化学对色氨酸对映体的进行识别。本发明的有益效果是：过氧化聚苯胺/β‑环糊精复合膜修饰电极的制备方法简便易行，制备过程绿色环保，且该复合膜材料修饰电极与单一β‑环糊精修饰电极相比对色氨酸对映体的识别效率明显提高。

Description

一种过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备及电化 学识别色氨酸对映体
技术领域
本发明涉及一种过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备及应用于电化学识别色氨酸对映体，属于电化学以及生物技术研究领域。
技术背景
由于重量轻、导电性好、机械柔韧性高以及成本低廉等特点，导电聚合物如聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)和聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)都具有潜在的应用。其中PANI最具吸引力，因为它价格更为便宜等众多优异的性能，因此受到各个领域的广泛关注。PANI可应用于制备电磁屏蔽材料、防止静电材料、PANI传感器、导电纤维、充电电池的材料、电致变色材料等。导电高聚物作为分子印迹的基体材料，其对光学异构体的识别已有报道。
β-环糊精是由七个吡喃型葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键联接而成的筒状低聚糖，其手性内腔早已引起人们的注意。已有证据证明，β-环糊精可以稳定高效的用于氨基酸的手性识别。环糊精及相应的衍生物作为重要的水溶性主体分子，可与许多客体分子包合形成超分子体系，从而来研究分子间的相互作用。由于环糊精特殊的环状结构，可通过范德华力、疏水作用力、色散力等弱相互作用力与客体形成“笼状”包络物和通过氢键力与客体形成“管道型”产物两种方式达到识别目的。它与有机分子、无机离子，甚至惰性气体等范围极其广泛的各类客体分子通过分子间相互作用形成主-客体包合物，形成超分子化合物。
本发明选取β-CD作为手性探针，将其与聚苯胺复合后再过氧化，形成过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极，所形成的立体选择性膜电极相对比于单一的β-环糊精对色氨酸对映体具有更高的识别能力。
发明内容
本发明涉及一种过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备及应用于电化学识别色氨酸对映体，将过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰于玻碳电极表面后能够高效的识别色氨酸对映体。
本发明所述一种过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备及应用于电化学识别色氨酸对映体，包括以下步骤：
a、制备过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极：采用三电极体系，玻碳电极(GCE)为工作电极(d＝3mm)，铂片为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。在苯胺、β-CD和Na2SO4混合溶液中通过循环伏安法(CV)合成PANI/β-CD。把制备好的PANI/β-CD修饰电极在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中采用CV过氧化得OPANI/β-CD。
b、电化学法识别色氨酸对映体：将OPANI/β-CD修饰电极分别浸入25mL的0.5mmol/L的L-Trp和D-Trp溶液中，恒电位-0.05V富集80s。最后，通过差分脉冲伏安法(DPV)在0.1mol/L PBS(pH＝7.0)溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V。OPANI/β-CD修饰电极电化学识别Trp对映体是基于L-Trp和D-Trp被β-CD包合后到达电极表面的Trp的氧化峰电流的差异。
2、本发明所述一种过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备及电化学法识别色氨酸对映体，进一步的技术方案还可以是所述步骤a中，苯胺浓度为0.001～0.1mol/L、β-CD浓度为1～10mmol/L和Na2SO4浓度0.1～1mmol/L。恒电位扫描范围为-0.2～0.85V，扫描速率为10～100mV/s，聚合1～10圈。把制备好的PANI/β-CD修饰电极在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液(PBS)中采用CV过氧化得OPANI/β-CD，电位扫描范围为0.4～1.2V，扫描速率为10～100mV/s。
3、本发明所述一种过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备及电化学识别色氨酸对映体，进一步的技术方案还可以是所述步骤b中，将OPANI/β-CD修饰电极分别浸入25mL的0.1～1mmol/L的L-Trp和D-Trp溶液中，恒电位-0.01～0.1V富集40～120s。最后，通过差分脉冲伏安法(DPV)在0.1mol/L PBS(pH＝7.0)溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V。
本发明有益效果是：过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备方法简便易行，制备过程绿色环保，且该复合膜材料修饰电极与单一β-环糊精修饰电极相比对色氨酸对映体的识别效率明显提高。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为实施例一中过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极扫描电镜图；
图2为实施例一中过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图；
图3为实施例二中过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极在不同富集电位下对色氨酸对映体的实验图；
图4实施例三中过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极在不同pH下对色氨酸对映体的实验图；
图5为对比例一中β-环糊精修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图；
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
本发明所过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体按下述方法进行识别：
RD/L＝ID/IL
式中，RD/L表示色氨酸对映体峰电流比值，ID和IL分别表示D-色氨酸和L-色氨酸峰电流值。
实施例一：
制备一种过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备方法及电化学识别色氨酸对映体，步骤如下：
(1)采用三电极体系，玻碳电极(GCE)为工作电极(d＝3mm)，铂片为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。在0.01mol/L苯胺、5mmol/L β-CD和0.5mmol/L Na2SO4混合溶液中通过循环伏安法(CV)合成PANI/β-CD，电位扫描范围为-0.2～0.85V，扫描速率为60mV/s，聚合5圈。
(2)把制备好的PANI/β-CD修饰电极在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液(PBS)中采用CV过氧化得OPANI/β-CD，电位扫描范围为0.4～1.2V，扫描速率为60mV/s。
(3)将制备的过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极分别浸入L/D-色氨酸溶液的浓度为0.5mM，富集时间为80s，富集电位为-0.05V色氨酸对映体的识别效果图见图2。
通过差分脉冲伏安法(DPV)在0.1mol/L PBS(pH＝7.0)溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V。可见过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体有较好的识别效果，ID/IL为2.9。
实施例二：
过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备方法及电化学识别色氨酸对映体过程与实施例一相同。
对过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体的不同富集电位进行考察。将制备的过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极分别浸入L/D-色氨酸对映体溶液的浓度为0.5mM，富集时间为80s，富集电位考察范围为-0.15V～0.2V色氨酸对映体的识别效果图见图3。通过差分脉冲伏安法(DPV)在0.1mol/L PBS(pH＝7.0)溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V。由图可见过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体最佳识别富集电位为-0.05V。
实施例三：
过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极的制备方法及电化学识别色氨酸对映体过程与实施例一相同。
对过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体的不同pH值进行考察。将制备的过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极分别浸入L/D-色氨酸对映体溶液的浓度为0.5mM，富集时间为80s，pH考察范围为4～9色氨酸对映体的识别效果图见图4。通过差分脉冲伏安法(DPV)在0.1mol/L PBS，pH范围为4～9溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V。由图可见过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体最佳识别pH范围为7。
对比例一:
制备β-环糊精复合膜修饰电极的制备方法及电化学识别色氨酸对映体，步骤如下：
(1)采用三电极体系，玻碳电极(GCE)为工作电极(d＝3mm)，铂片为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。在5mmol/Lβ-CD和0.5mmol/L Na2SO4混合溶液中通过循环伏安法(CV)合成β-CD修饰电极，电位扫描范围为-0.2～0.85V，扫描速率为60mV/s，聚合5圈。
(2)将制备的β-环糊精复合膜修饰电极分别浸入L/D-色氨酸溶液的浓度为0.5mM，富集时间为80s，富集电位为-0.05V色氨酸对映体的识别效果图见图5。通过差分脉冲伏安法(DPV)在0.1mol/L PBS(pH＝7.0)溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V。可见β-环糊精复合膜修饰电极对色氨酸对映体识别效果不如过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极，IL/ID为1.42。

Claims (3)

1.一种采用过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极电化学识别色氨酸对映体的方法，其特征在于：步骤如下：
a、制备过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极：采用三电极体系，玻碳电极(GCE)为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，在苯胺、β-CD和Na2SO4混合溶液中通过循环伏安法(CV)合成PANI/β-CD，把制备好的PANI/β-CD修饰电极在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中采用CV过氧化得OPANI/β-CD；
b、电化学法识别色氨酸对映体(Trp)：将OPANI/β-CD修饰电极分别浸入25mL 0.5mmol/L的L-Trp和D-Trp溶液中，恒电位-0.05V富集80s，最后，通过差分脉冲伏安法(DPV)在pH为7.0的0.1mol/L PBS溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V，OPANI/β-CD修饰电极电化学识别Trp对映体是基于L-Trp和D-Trp被β-CD包合后到达电极表面的Trp的氧化峰电流的差异。
2.根据权利要求1所述一种采用过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极电化学识别色氨酸对映体的方法，其特征是：所述步骤a中苯胺浓度为0.001～0.1mol/L、β-CD浓度为1～10mmol/L和Na2SO4浓度0.1～1mmol/L，恒电位扫描范围为-0.2～0.85V，扫描速率为10～100mV/s，聚合1～10圈，把制备好的PANI/β-CD修饰电极在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液(PBS)中采用CV过氧化得OPANI/β-CD，电位扫描范围为0.4～1.2V，扫描速率为10～100mV/s。
3.根据权利要求1所述一种采用过氧化聚苯胺/β-环糊精复合膜修饰电极电化学识别色氨酸对映体的方法，其特征是：所述步骤b中将OPANI/β-CD修饰电极分别浸入25mL0.1～1mmol/L的L-Trp和D-Trp溶液中，恒电位-0.01～0.1V富集80s，最后，通过差分脉冲伏安法(DPV)在pH为7.0的0.1mol/L PBS溶液中测定Trp的氧化峰电流，电位扫描范围为0.4～1.0V。
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