CN110658245A - 一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽‑双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法。包括以下步骤：制备谷胱甘肽‑纳米铜铂粒子复合材料、制备谷胱甘肽‑纳米铜铂粒子复合材料修饰电极、电化学法识别酪氨酸对映体。本发明的有益效果是：谷胱甘肽‑双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法简单；且由于谷胱甘肽具有手性环境，得到的谷胱甘肽‑双纳米金属粒子复合材料修饰电极对酪氨酸对映体有较强的识别能力。

Description

一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子 复合材料修饰电极的制备方法
技术领域
本发明涉及一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法，属于生物技术以及电化学领域。
技术背景
一个物质能够与不同手性的对映体相互作用，产生不同的信号响应，通过不同的信号响应能够识别出物质的手性，这个过程就叫做手性识别。随着人们对手性识别重要性的认识加深，手性对映体识别的技术发展迅猛，而分离技术的加入更加丰富了手性识别的手段。目前，比较常用的识别方法有光谱法，色谱法和电化学法。其中，电化学法具有选择性高，灵敏度好等优点，被广泛应用于手性识别研究。虽然有人已经报道过含巯基的手性分子青霉胺修饰金纳米粒子用于电化学手性识别氨基酸对映体。但是，就我们所知，谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料的研究不多，尤其将它们应用于电化学手性识别的研究还处于探索阶段。
巯基对金属具有很强的亲和性，而谷胱甘肽是细胞中含量最丰富的巯基化合物，谷胱甘肽上的巯基可与纳米金属粒子通过共价键而结合。然而，谷胱甘肽与两种纳米金属粒子同时结合形成谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料作为手性选择剂应用于电化学识别氨基酸尚未有报道，因此这种新型手性识别体系的开发有着重要的研究意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法。将谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰到电极表面后能够有效的电化学识别酪氨酸对映体。
一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法，包括以下步骤：
a、制备谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料：在室温下，移取5mL一定浓度的二水合氯化铜溶液和5mL一定浓度的六水合氯铂酸溶液至25mL的圆底烧瓶中，随后加入一定质量的谷胱甘肽，磁力搅拌5分钟；然后，逐滴加入2mL一定浓度新鲜配制的硼氢化钠溶液，将反应液加热至一定温度并持续搅拌3小时；将上述制备所得初产物置于截留分子量为500的透析袋中，在超纯水中透析24h，除去未反应完的谷胱甘肽和无机小分子，最终得到谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料；
b、制备谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极：将步骤a得到的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散于超纯水中，形成2mg/mL的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散液；用移液枪移取该分散液滴加至玻碳电极表面，在一定温度下孵育一定时间，即可获得相应的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极；
c、电化学法识别酪氨酸对映体：采用差分脉冲伏安法来识别酪氨酸对映体，将谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极分别静置于20～30mL酪氨酸对映体溶液中一定时间，在0.4～1.2V的电化学窗口内记录差分脉冲伏安图，每次测完后修饰电极在20～30mL0.1～0.3M pH为6～8的磷酸盐缓冲溶液中扫稳以恢复电极活性。
进一步地，步骤a中二水合氯化铜溶液的浓度为1～6g/L。
进一步地，步骤a中六水合氯铂酸溶液的浓度为5～15g/L。
进一步地，步骤a中谷胱甘肽的质量为0.05～0.15g。
进一步地，步骤a中反应液加热的温度为30～90℃。
进一步地，步骤a中硼氢化钠溶液的浓度为15～60g/L。
进一步地，步骤b中移取的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散液的体积为2～10μL。
进一步地，步骤b中孵育温度为2～8℃。
进一步地，步骤b中孵育时间为6～18h。
进一步地，步骤c中酪氨酸对映体的浓度均为0.1～1.0mM。
进一步地，步骤c中静置时间为30～90s。
本发明的有益效果是：谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法简单；且由于谷胱甘肽具有手性环境，得到的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极对酪氨酸对映体有较强的识别能力。
附图说明
下面结合附图对本实验进一步说明。
图1为实施例二中谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图。
图2为对比例一中谷胱甘肽修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图。
图3为对比例二中谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图。
图4为对比例三中谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图。
图5为实施例二中谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极与对比例一中谷胱甘肽修饰电极、对比例二中谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极、对比例三中谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极在5mM铁氰化钾溶液中的电化学交流阻抗谱图(频率范围为0.01～106Hz，振幅为5mV)。谷胱甘肽修饰电极阻值为1351Ω，这可能归因于谷胱甘肽的导电性弱；谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极阻值和谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极阻值分别为311.2Ω和490.7Ω，相较于谷胱甘肽修饰电极阻值降低，这可能归因于纳米金属材料的加入有利于复合材料修饰电极表面的电子转移。值得注意的是，谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极阻值仅为209.7Ω，相比于谷胱甘肽修饰电极、谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极、谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极的电极电阻是最小的。这归因于纳米铜铂粒子类似于双金属合金纳米团簇的物理化学性质，与单一纳米金属粒子相比具有协同效应，而这种协同效应能够更好的促进电极-电解液界面处的电荷转移。
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。
本发明所述谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极对氨基酸对映体按下述方法进行识别：
RL/D＝IL/ID
式中，RL/D表示氨基酸对映体氧化峰电流比值，IL和ID分别表示L型氨基酸和D型氨基酸在差分脉冲伏安图上的氧化峰电流值。
实施例一：
谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料的制备包括以下几个步骤：
(1)制备谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料：在室温下，移取5mL 3.28g/L二水合氯化铜溶液和5mL 10g/L的六水合氯铂酸溶液至25mL的圆底烧瓶中，随后加入0.1180g谷胱甘肽，磁力搅拌5分钟。然后，逐滴加入2mL新鲜配制的36.3g/L硼氢化钠溶液，将反应液加热至60℃并持续搅拌3小时；将上述制备所得初产物置于截留分子量为500的透析袋中，在超纯水中透析24h，除去未反应完的谷胱甘肽和无机小分子，最终得到谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料。
(2)将步骤(1)得到的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散于超纯水中，形成2mg/mL的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散液；用移液枪移取5μL该分散液滴加至玻碳电极表面，在4℃下孵育12h，即可获得相应的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极。
实施例二：将实施例一制备得到的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极分别静置在25mL0.5mM的酪氨酸对映体溶液中，静置60s后在0.4～1.2V的电化学窗口内记录差分脉冲伏安图，每次测完后，修饰电极在25mLpH＝7的0.1M磷酸盐缓冲溶液中扫稳以恢复电极活性；附图1为谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图，其氧化峰电流比值为5.11。
对比例一：
谷胱甘肽修饰电极的制备及用于对酪氨酸对映体的识别包括以下几个步骤：
(1)配制谷胱甘肽溶液：称取0.0236g的谷胱甘肽加入5mL的离心管中，用移液管移取2mL超纯水溶解，待产物充分溶解后，即可获得浓度为11.8g/L的谷胱甘肽溶液。
(2)用移液枪移取5μL步骤(1)配制的谷胱甘肽溶液滴加至玻碳电极表面，在4℃下孵育12h，即可获得谷胱甘肽修饰电极。
(3)将步骤(2)得到的谷胱甘肽修饰电极分别静置在25mL 0.5mM的酪氨酸对映体溶液中，静置60s后在0.4～1.2V的电化学窗口内记录差分脉冲伏安图，每次测完后，修饰电极在25mLpH＝7的0.1M磷酸盐缓冲溶液中扫稳以恢复电极活性；附图2为谷胱甘肽修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图，其氧化峰电流比值为1.56。
对比例二：
谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极的制备及用于对酪氨酸对映体的识别包括以下几个步骤：
(1)制备谷胱甘肽-纳米铜复合材料：在室温下，称取0.0327g二水合氯化铜至25mL的圆底烧瓶中，加入5mL超纯水，磁力搅拌使其溶解，随后加入0.1180g谷胱甘肽，磁力搅拌5分钟。然后，逐滴加入2mL新鲜配制的36.3g/L硼氢化钠溶液，将反应液加热至60℃并持续搅拌3小时；将上述制备所得初产物置于截留分子量为500的透析袋中，在超纯水中透析24h，除去未反应完的谷胱甘肽和无机小分子，最终得到谷胱甘肽-纳米铜复合材料。
(2)将步骤(1)得到的谷胱甘肽-纳米铜复合材料分散于超纯水中，形成2mg/mL的谷胱甘肽-纳米铜复合材料分散液；用移液枪移取5μL该分散液滴加至玻碳电极表面，在4℃下孵育12h，即可获得相应的谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极。
(3)将步骤(2)得到的谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极分别静置在25mL0.5mM的酪氨酸对映体溶液中，静置60s后在0.4～1.2V的电化学窗口内记录差分脉冲伏安图，每次测完后，修饰电极在25mLpH＝7的0.1M磷酸盐缓冲溶液中扫稳以恢复电极活性。附图3为谷胱甘肽-纳米铜复合材料修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图，其氧化峰电流比值为4.09。
对比例三：
谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极的制备及用于对酪氨酸对映体的识别包括以下几个步骤：
(1)制备谷胱甘肽-纳米铂复合材料：在室温下，移取9.94mL10g/L六水合氯铂酸溶液至25mL的圆底烧瓶中，随后加入0.1180g谷胱甘肽，磁力搅拌5分钟。然后，逐滴加入2mL新鲜配制的36.3g/L硼氢化钠溶液，将反应液加热至60℃并持续搅拌3小时；将上述制备所得初产物置于截留分子量为500的透析袋中，在超纯水中透析24h，除去未反应完的谷胱甘肽和无机小分子，最终得到谷胱甘肽-纳米铂复合材料。
(2)将步骤(1)得到的谷胱甘肽-纳米铂复合材料分散于超纯水中，形成2mg/mL的谷胱甘肽-纳米铂复合材料分散液；用移液枪移取5μL该分散液滴加至玻碳电极表面，在4℃下孵育12h，即可获得相应的谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极。
(3)将步骤(2)得到的谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极分别静置在25mL0.5mM的酪氨酸对映体溶液中，静置60s后在0.4～1.2V的电化学窗口内记录差分脉冲伏安图，每次测完后，修饰电极在25mLpH＝7的0.1M磷酸盐缓冲溶液中扫稳以恢复电极活性。附图4为谷胱甘肽-纳米铂复合材料修饰电极对酪氨酸对映体的识别效果图，其氧化峰电流比值为3.17。

Claims (4)

1.一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法，步骤如下：
a、制备谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料：在室温下，移取5mL一定浓度的二水合氯化铜溶液和5mL一定浓度的六水合氯铂酸溶液至25mL的圆底烧瓶中，随后加入一定质量的谷胱甘肽，磁力搅拌5分钟；然后，逐滴加入2mL一定浓度新鲜配制的硼氢化钠溶液，将反应液加热至一定温度并持续搅拌3小时；将上述制备所得初产物置于截留分子量为500的透析袋中，在超纯水中透析24h，除去未反应完的谷胱甘肽和无机小分子，最终得到谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料；
b、制备谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极：将步骤a得到的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散于超纯水中，形成2mg/mL的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散液；用移液枪移取该分散液滴加至玻碳电极表面，在一定温度下孵育一定时间，即可获得相应的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极；
c、电化学法识别酪氨酸对映体：采用差分脉冲伏安法来识别酪氨酸对映体，将谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极分别静置于20～30mL酪氨酸对映体溶液中一定时间，在0.4～1.2V的电化学窗口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 pH为6～8的磷酸盐缓冲溶液中扫稳以恢复电极活性。
2.根据权利要求1所述一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法，其特征是：所述步骤a中二水合氯化铜溶液的浓度为1～6g/L，六水合氯铂酸溶液的浓度为5～15g/L，谷胱甘肽的质量为0.05～0.15g，反应液加热的温度为30～90℃，硼氢化钠溶液的浓度为15～60g/L。
3.根据权利要求1所述一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法，其特征是：所述步骤b中移液枪移取的谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料分散液的体积为2～10μL，孵育温度为2～8℃，孵育时间为6～18h。
4.根据权利要求1所述一种可应用于电化学手性识别的谷胱甘肽-双纳米金属粒子复合材料修饰电极的制备方法，其特征是：所述步骤c中酪氨酸对映体的浓度均为0.1～1.0mM，谷胱甘肽-纳米铜铂粒子复合材料修饰电极在酪氨酸对映体溶液中的静置时间为30～90s。
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