CN106908507B - 一种苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的制备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种苯丙氨酸二肽‑壳聚糖复合材料的制备及其应用。包括以下步骤：制备壳聚糖溶液、制备苯丙氨酸二肽‑壳聚糖复合材料、制备苯丙氨酸二肽‑壳聚糖复合材料修饰电极、电化学法识别色氨酸对映体。本发明的有益效果是：苯丙氨酸二肽‑壳聚糖复合材料修饰电极的制备方法简单环保，且苯丙氨酸二肽‑壳聚糖复合材料修饰电极对色氨酸对映体有着较好的识别能力。这是因为苯丙氨酸二肽具有一定的手性环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的制备及其应用，属于生物技术以及电化学研究领域。
技术背景
氨基酸指的是一类含有氨基和羧基的有机化合物，它与生物的生命活动有着密切的关系。大多数氨基酸具有手性异构体，L-型氨基酸和D-型氨基酸。只有L-型氨基酸能够参与蛋白质的合成，而D-型氨基酸没有活性或对人体有害，因此其检测识别方法一直受到化学工作者的重视。色氨酸作为血清素神经递质的前驱体，是人体必需的氨基酸之一，因此，对其进行准确的识别、分离和提纯显得极其重要。
壳聚糖分子中含有游离氨基，在酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质，是一种天然的高分子阳离子型多糖。壳聚糖分子内既有亲水基团和疏水基团，又有具有配位能力的氨基和羟基，含有大量手性活性位点，可与氨基酸上的羧基和氨基形成氢键。壳聚糖随其分子中氨基数量的增多，氨基特性逐渐显著，这正是其独特性质所在，由此奠定了壳聚糖许多生物学特性及加工特性的基础。因此，壳聚糖理论上可用于识别氨基酸对映体。
肽基材料自组装已成为化学、生物学和材料学等交叉领域的研究热点。二肽分子是肽基材料当中最简单的肽，改变条件可改变其自组装的结构，形成诸如纳米管、纳米线、囊泡、纳米球等形貌。本发明选取苯丙氨酸二肽为主体材料，该材料可通过不同的方法自组装成各种形貌，且苯丙氨酸二肽是一种手性材料，有相关文献报道将其用于色谱法分离氨基酸对映体。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的制备及其应用。将苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰于玻碳电极后能够高效的识别色氨酸对映体。
本发明所述一种苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的制备及其应用，包括以下步骤：
a、制备壳聚糖溶液：将壳聚糖粉末溶解于30～60mL 0.1～0.3M醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，配制成一定浓度的壳聚糖溶液。
b、制备苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料：将20μL六氟异丙醇加入1.00mg苯丙氨酸二肽中，配成50mg/mL苯丙氨酸二肽的六氟异丙醇溶液，向上述溶液中加入超纯水，稀释成3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液。然后向苯丙氨酸二肽溶液中加入步骤a制备的壳聚糖溶液，得到苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料。
c、制备苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极：用移液枪移取步骤b制备的复合材料滴加至玻碳电极表面，在一定温度下自组装一定时间，即可获得相应的苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极。
d、电化学法识别色氨酸对映体：采用差分脉冲法来识别色氨酸对映体，将苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极静置在20～30mL色氨酸对映体溶液中，在0.4～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内记录差分脉冲伏安图，每次测完后修饰电极在20～30mL 0.1～0.3M磷酸二氢钠(pH＝6～8)中扫稳以恢复电极活性。
进一步地，步骤a中壳聚糖溶液的浓度为1～3mg/mL。
进一步地，步骤b中加入的壳聚糖溶液的体积为10～30μL。
进一步地，步骤c中移液枪移取的复合材料的体积为1～10μL。
进一步地，步骤c中自组装温度10～40℃。
进一步地，步骤c中自组装时间4～8h。
进一步地，步骤d中色氨酸对映体的浓度为0.1～1mM。
进一步地，步骤d中静置时间为30～90s。
本发明的有益效果是：苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的制备方法简单环保，且苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极对色氨酸对映体有着较好的识别能力。这是因为苯丙氨酸二肽具有一定的手性环境。
附图说明
下面结合附图对本实验进一步说明。
图1为实施例一中苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的场发射扫描电镜图。
图2为实施例二中苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极的循环伏安图。
图3为实施例三中苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图。
图4为对比例一中苯丙氨酸二肽修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图；A：苯丙氨酸二肽修饰电极；B：苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极。
图5为对比例一中苯丙氨酸二肽修饰电极的场发射扫描电镜图。
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。
本发明所述苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极对色氨酸对映体按下述方法进行识别：
RL/D＝IL/ID
式中，RL/D表示色氨酸对映体氧化峰电流比值，IL和ID分别表示L-色氨酸和D-色氨酸氧化峰电流值。
实施例一：
苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的制备包括以下几个步骤：
(1)取壳聚糖粉末溶解于50mL 0.1M醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，配制成2mg/mL的壳聚糖溶液。
(2)取1.00mg苯丙氨酸二肽粉末于20μL六氟异丙醇中，配制成50mg/mL苯丙氨酸二肽的六氟异丙醇溶液，向上述溶液中加入超纯水，稀释成3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液。然后向苯丙氨酸二肽溶液中加入20μL步骤(1)制备的壳聚糖溶液，得到苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料。
(3)用移液枪移取5μL步骤(2)制备的苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料滴加至玻碳电极表面，在30℃下自组装6h，得到苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极。
附图1为苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料的场发射扫描电镜图，从附图1看出苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料呈现出纤维交错网状结构。
实施例二：
将实施例一制备得到的苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极静置在5mM铁氰化钾溶液中，在-0.2～0.6V(vs.SCE)的电化学窗口下采用循环伏安法对该修饰电极进行表征，扫速为0.1V/s，扫描圈数为20圈，其结果如附图2所示，苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极所示的是可逆对称的循环伏安图。
实施例三：
将实施例一制备得到的苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极静置在25mL0.5mM的色氨酸对映体溶液中，静置60s后在0.4～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内记录差分脉冲伏安图，每次测完后，修饰电极在25mL 0.1M磷酸二氢钠(pH＝7)中扫稳以恢复电极活性。苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图见附图3，苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极对色氨酸对映体具有较好的识别效果(RL/D为3.72)。
对比例一：
苯丙氨酸二肽修饰电极识别色氨酸对映体包括以下几个步骤：
(1)取1.00mg苯丙氨酸二肽粉末于20μL六氟异丙醇中，配制成50mg/mL苯丙氨酸二肽的六氟异丙醇溶液，向上述溶液中加入超纯水，稀释成3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液。用移液枪移取5μL苯丙氨酸二肽溶液滴加至玻碳电极表面，30℃下自组装6h，得到苯丙氨酸二肽修饰电极。
(2)将步骤(1)中制备好的苯丙氨酸二肽修饰电极静置在25mL 0.5mM的色氨酸对映体溶液中，静置60s后在0.4～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内记录差分脉冲伏安图，每次测完后，修饰电极在25mL 0.1M磷酸二氢钠(pH＝7)中扫稳以恢复电极活性。如附图4所示，苯丙氨酸二肽修饰电极对色氨酸对映体的识别效果(RL/D为1.18)不是很理想，这是因为苯丙氨酸二肽在电极表面具有较为明显的团聚现象，从而不利于色氨酸分子进入其手性环境。苯丙氨酸二肽修饰电极的场发射扫描电镜图如附图5所示。
Claims (2)
1.一种苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料应用于电化学手性识别色氨酸对映体的方法，步骤如下：
a、制备壳聚糖溶液：将壳聚糖粉末溶解于30～60mL浓度为0.1～0.3M的醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，配制成浓度为1～3mg/mL的壳聚糖溶液；
b、制备苯丙氨酸二肽溶液：将20μL六氟异丙醇加入1.0mg苯丙氨酸二肽中，配成50mg/mL苯丙氨酸二肽的六氟异丙醇溶液，向上述溶液中加入超纯水，稀释成3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液；
c、制备苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极：向3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液中加入10μL 1～3mg/mL的壳聚糖溶液制得苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料，然后用移液枪移取5μL制得的苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料滴加至玻碳电极表面，在10～40℃的温度下自组装4～8h，即可获得苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极；
d、电化学法识别色氨酸对映体：采用差分脉冲法来识别色氨酸对映体，将苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料修饰电极静置在20～30mL色氨酸对映体溶液中，在0.4～1.2V的电化学窗范围内记录差分脉冲伏安图，每次测完后修饰电极在20～30mL 0.1～0.3M的pH为6～8的磷酸二氢钠溶液中用循环伏安法扫稳以恢复电极活性。
2.根据权利要求1所述一种苯丙氨酸二肽-壳聚糖复合材料应用于电化学手性识别色氨酸对映体的方法，其特征是：所述步骤d中色氨酸对映体的浓度为0.1～1mM，静置时间为30～90s。
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