CN111257388A - 一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，包括以下步骤：制备手性超分子凝胶、制备手性超分子凝胶修饰电极、电化学法识别色氨酸对映体。本发明的有益效果是：制备手性超分子凝胶修饰电极的方法简便易行，制备过程环保无污染，且该手性超分子凝胶修饰电极能高效地识别色氨酸对映体。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，属于电分析化学和生物技术领域。
技术背景
手性在自然界中普遍存在，不同构型的对映体分子互为镜像却不能重合。对映体分子拥有相似的理化性质但在生物体内却呈现出截然不同的药理活性、代谢过程和毒理作用。蛋白质是生命的物质基础，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者，而氨基酸是蛋白质的基本组成单位，是生命的分子构件，在生命体系等许多相关领域起着至关重要的作用。除甘氨酸以外的其它氨基酸都具有手性，D-型和L-型氨基酸的生理作用截然不同。蛋白质几乎全由L-型氨基酸构成，且其结构与生物体中各种生理活性相对应。目前用于氨基酸手性识别的技术很多，电化学法因其灵敏度高、快速、成本低、操作简便、仪器易于微型化等优点而受到研究者的广泛关注。
近年来，由低分子量凝胶因子在溶剂中通过自组装形成的超分子凝胶正日益引起人们的关注。将少量的低分子量凝胶因子溶于溶剂中，当体系温度降至凝胶形成温度以下时，可以形成超分子凝胶。凝胶因子是通过分子间氢键、π-π堆积、疏水作用、范德华力和电子转移作用等分子间非共价键互相作用，自组装形成线型、纤维状或带状结构，继而形成三维网络结构的超分子凝胶，阻止了溶剂分子的流动，从而使整个体系凝胶化。这种凝胶在诸多方面有别于依靠共价键交联形成的高分子凝胶，作为一种软物质，它在传感器、药物控释、凝胶电解质、纳米材料模板等许多领域都具有潜在的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，该手性超分子凝胶修饰电极能够有效地识别色氨酸对映体。
本发明所述一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，包括以下步骤：
a、制备手性超分子凝胶：将对苯二甲酰氯，L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和三乙胺加入到20mL无水二氯甲烷中，室温下搅拌24小时，旋转蒸发除去溶剂，将剩余固体溶于100mL乙醇中，过滤，收集未溶解的物质并干燥，将干燥后的固体分散于20mL甲醇中，在0℃下滴加10mL氢氧化钠水溶液，再将该混合物缓慢恢复至室温并搅拌24小时，得到澄清溶液，将该澄清溶液用盐酸酸化至pH<3，形成凝胶状沉淀，用超纯水洗涤，真空干燥得到手性超分子凝胶；
b、制备手性超分子凝胶修饰电极：将手性超分子凝胶分散于超纯水中，加热使其溶解后，取5μL手性超分子凝胶溶液滴涂于玻碳电极表面，在室温下晾干，得到手性超分子凝胶修饰电极；
c、电化学法识别色氨酸对映体：采用三电极体系，手性超分子凝胶修饰电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在30℃下将该三电极体系分别浸入配制的pH＝7.5的L-色氨酸和D-色氨酸溶液中，静置一段时间后，进行差分脉冲测试，每次测完后将修饰电极浸入pH＝7.5的磷酸盐缓冲溶液中进行循环伏安扫描以恢复电极活性。
进一步地，步骤a中对苯二甲酰氯、L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和三乙胺的摩尔配比为1:2:4.5。
进一步地，步骤a中滴加的氢氧化钠水溶液的浓度为1.5～2.5M，用以酸化的盐酸浓度为2～3M。
进一步地，步骤b中手性超分子凝胶溶液浓度为1.5～3mg/mL。
进一步地，步骤c中配制的L-色氨酸和D-色氨酸溶液的浓度均为0.1～2.5mM，静置时间为60～120s。
进一步地，步骤c中修饰电极在磷酸盐缓冲溶液中循环伏安扫描的圈数为10～15圈。
本发明的有益效果是：制备手性超分子凝胶修饰电极的方法简便易行，制备过程环保无污染，且该手性超分子凝胶修饰电极能高效地识别色氨酸对映体。
附图说明
下面结合附图对本实验进一步说明。
图1为手性超分子凝胶的核磁共振氢谱图。
图2为实施例一中手性超分子凝胶修饰电极识别色氨酸对映体的差分脉冲伏安图。
图3为实施例二中不同温度下手性超分子凝胶修饰电极识别色氨酸对映体的效果图。
图4为实施例三中不同pH时手性超分子凝胶修饰电极识别色氨酸对映体的效果图。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，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。
本发明所述通过手性超分子凝胶修饰电极对色氨酸对映体按下述方法进行识别：
RL/D＝IL/ID
ΔE＝ED-EL
式中，RL/D表示色氨酸对映体的氧化峰电流比值，ΔE表示色氨酸对映体的氧化峰电位差值，IL和ID分别表示L-色氨酸和D-色氨酸在差分脉冲伏安图上的氧化峰电流，EL和ED分别表示L-色氨酸和D-色氨酸在差分脉冲伏安图上的氧化峰电位。
实施例一：
制备手性超分子凝胶修饰电极用于电化学识别色氨酸对映体包括以下几个步骤：
(1)将2.6g对苯二甲酰氯，6.0g L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和8mL三乙胺加入到20mL无水二氯甲烷中，室温下搅拌24小时，旋转蒸发除去溶剂，将剩余固体溶于100mL乙醇中，过滤，收集未溶解的物质并干燥，将干燥后的固体分散于20mL甲醇中，在0℃下滴加10mL浓度为2M的氢氧化钠水溶液，再将该混合物缓慢恢复至室温并搅拌24小时，得到澄清溶液，将该澄清溶液用浓度为3M的盐酸酸化至pH<3，形成凝胶状沉淀，用超纯水洗涤，真空干燥得到手性超分子凝胶；
(2)将手性超分子凝胶分散于超纯水中，加热使其溶解后，凝胶溶液的浓度为2mg/mL，取5μL手性超分子凝胶溶液滴涂于玻碳电极表面，在室温下晾干，得到手性超分子凝胶修饰电极；
(3)电化学实验采用三电极体系，手性超分子凝胶修饰电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在30℃下将该三电极体系分别浸入配制的pH＝7.5的1.0mM L-色氨酸和D-色氨酸溶液中，静置90s后，在0.4～1.2V的电位范围内进行差分脉冲测试，每次测完后将修饰电极浸入pH＝7.5的磷酸盐缓冲溶液中循环伏安扫描10圈以恢复电极活性。色氨酸对映体的识别效果图见附图2，IL/ID为10.94。
实施例二：
不同温度下手性超分子凝胶修饰电极识别色氨酸对映体包括以下几个步骤：
(1)将2.6g对苯二甲酰氯，6.0g L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和8mL三乙胺加入到20mL无水二氯甲烷中，室温下搅拌24小时，旋转蒸发除去溶剂，将剩余固体溶于100mL乙醇中，过滤，收集未溶解的物质并干燥，将干燥后的固体分散于20mL甲醇中，在0℃下滴加10mL浓度为2M的氢氧化钠水溶液，再将该混合物缓慢恢复至室温并搅拌24小时，得到澄清溶液，将该澄清溶液用浓度为3M的盐酸酸化至pH<3，形成凝胶状沉淀，用超纯水洗涤，真空干燥得到手性超分子凝胶；
(2)将手性超分子凝胶分散于超纯水中，加热使其溶解后，凝胶溶液的浓度为2mg/mL，取5μL手性超分子凝胶溶液滴涂于玻碳电极表面，在室温下晾干，得到手性超分子凝胶修饰电极；
(3)电化学实验采用三电极体系，手性超分子凝胶修饰电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在不同温度下将该三电极体系分别浸入配制的pH＝7.5的1.0mM L-色氨酸和D-色氨酸溶液中，静置90s后，在0.4～1.2V的电位范围内进行差分脉冲测试，实验温度范围为5～45℃，每次测完后将修饰电极浸入pH＝7.5的磷酸盐缓冲溶液中循环伏安扫描10圈以恢复电极活性。不同温度下手性超分子凝胶修饰电极识别色氨酸对映体的效果图见附图3，可见在30℃时手性超分子凝胶修饰电极对色氨酸对映体的识别效果最好，IL/ID为10.94。
实施例三：
不同pH时手性超分子凝胶修饰电极识别色氨酸对映体包括以下几个步骤：
(1)将2.6g对苯二甲酰氯，6.0g L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和8mL三乙胺加入到20mL无水二氯甲烷中，室温下搅拌24小时，旋转蒸发除去溶剂，将剩余固体溶于100mL乙醇中，过滤，收集未溶解的物质并干燥，将干燥后的固体分散于20mL甲醇中，在0℃下滴加10mL浓度为2M的氢氧化钠水溶液，再将该混合物缓慢恢复至室温并搅拌24小时，得到澄清溶液，将该澄清溶液用浓度为3M的盐酸酸化至pH<3，形成凝胶状沉淀，用超纯水洗涤，真空干燥得到手性超分子凝胶；
(2)将手性超分子凝胶分散于超纯水中，加热使其溶解后，凝胶溶液的浓度为2mg/mL，取5μL手性超分子凝胶溶液滴涂于玻碳电极表面，在室温下晾干，得到手性超分子凝胶修饰电极；
(3)电化学实验采用三电极体系，手性超分子凝胶修饰电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在30℃下将该三电极体系分别浸入配制的不同pH的1.0mM L-色氨酸和D-色氨酸溶液中，静置90s后，在0.4～1.2V的电位范围内进行差分脉冲测试，pH范围为5.0～8.0，每次测完后将修饰电极浸入相应pH的磷酸盐缓冲溶液中循环伏安扫描10圈以恢复电极活性。不同pH下手性超分子凝胶修饰电极识别色氨酸对映体的效果图见附图4，可见识别效果开始先随着pH的增大而提高，在pH>7.0后趋于稳定。
Claims (4)
1.一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，步骤如下：
a、制备手性超分子凝胶：将对苯二甲酰氯，L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和三乙胺加入到20mL无水二氯甲烷中，室温下搅拌24小时，旋转蒸发除去溶剂，将剩余固体溶于100mL乙醇中，过滤，收集未溶解的物质并干燥，将干燥后的固体分散于20mL甲醇中，在0℃下滴加10mL氢氧化钠水溶液，再将该混合物缓慢恢复至室温并搅拌24小时，得到澄清溶液，将该澄清溶液用盐酸酸化至pH<3，形成凝胶状沉淀，用超纯水洗涤，真空干燥得到手性超分子凝胶；
b、制备手性超分子凝胶修饰电极：将手性超分子凝胶分散于超纯水中，加热使其溶解后，取5μL手性超分子凝胶溶液滴涂于玻碳电极表面，在室温下晾干，得到手性超分子凝胶修饰电极；
c、电化学法识别色氨酸对映体：采用三电极体系，手性超分子凝胶修饰电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在30℃下将该三电极体系分别浸入配制的pH＝7.5的L-色氨酸和D-色氨酸溶液中，静置一段时间后，进行差分脉冲测试，每次测完后将修饰电极浸入pH＝7.5的磷酸盐缓冲溶液中进行循环伏安扫描以恢复电极活性。
2.根据权利要求1所述一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，其特征是：所述步骤a中对苯二甲酰氯、L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和三乙胺的摩尔配比为1:2:4.5，滴加的氢氧化钠水溶液的浓度为1.5～2.5M，用以酸化的盐酸浓度为2～3M。
3.根据权利要求1所述一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，其特征是：所述步骤b中手性超分子凝胶溶液浓度为1.5～3mg/mL。
4.根据权利要求1所述一种用于电化学识别色氨酸对映体的手性超分子凝胶修饰电极的制备方法，其特征是：所述步骤c中配制的L-色氨酸和D-色氨酸溶液的浓度均为0.1～2.5mM，静置时间为60～120s，在磷酸盐缓冲溶液中循环伏安扫描的圈数为10～15圈。
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Application publication date: 20200609 Assignee: Shandong Hongde Yuheng Information Technology Co.,Ltd. Assignor: CHANGZHOU University Contract record no.: X2024980008518 Denomination of invention: A Method for Electrochemical Recognition of Tryptophan Enantiomers Using Chiral Supramolecular gel Modified Electrode Granted publication date: 20220325 License type: Common License Record date: 20240702 |