用于α-氨基酸检测的新型手性电化学传感器研究

摘要

手性识别是一种特殊的分子识别。手性识别研究不仅在理论上有助于阐述生命过程的化学本质和发现新的化学过程；而且在对映体拆分、新药合成、生物传感器、光电分子器件等方面都具有广泛的应用前景。因此，发展高效的对映体检测方法，对于推动手性识别的研究具有重要的意义。 本文针对手性识别过程中存在痕量的氨基酸对映体不纯难以检测的问题，研究旨在发展高选择性、高灵敏度的电化学传感器，以达到提高氨基酸对映体的检测纯度要求。我们尝试以手性蛋白抗体和手性聚苯胺纳米纤维作为手性选择剂，分别发展了两种有效的手性识别方法。全文共分为三章，其主要内容如下： 第一章对手性识别的历史及其分离分析方法作了简要的介绍。手性是自然界中最重要的属性之一，其重要性已经得到整个科学界的认可。目前被普遍认可的手性识别机理是“三点作用”模型。根据手性选择剂的不同，主要可分为配体交换、环糊精、手性冠醚、大环糖肽、蛋白质、高分子聚合物和π-配合物等七种类型。常用的手性分析技术包括气相色谱，液相色谱等分离技术和圆二色谱，核磁共振，传感器等。常规的手性分析方法，存在操作费用高、耗时、检测线低等缺点。我们针对上述存在的不足，发展具有高效、灵敏、操作简单的新型电化学手性传感器，能够在氨基酸对映体中快速检测的痕量不纯。 第二章建立了一种高立体选择和高灵敏的免疫电容传感器，可用于识别手性氨基酸。这种传感器的制备首先利用巯基乙酸子组装在金电极表面，经碳二亚胺活化后进一步共价修饰酪胺，最后将半抗原(4-氨基-D-苯丙氨酸)通过重氮化反应共价固定在电极上。D-氨基酸抗体(anti-D-AA)与电极表面固定的半抗原发生立体选择性地结合，会产生相应的电容变化。采用高灵敏的电位-阶跃方法检测电容变化，检测限可达到5 pg/mL的D-氨基酸抗体。此外，利用手性抗体这种独特的立体选择性采用免疫竞争法，可定量检测非对映体中D-苯丙氨酸的含量。研究表明采用这种非标记电容免疫手性传感器可以在痕量对映体不纯检测中有效识别0.001％的D-苯丙氨酸。 第三章研究报道了可用于识别氨基酸对映体的手性聚苯胺纳米纤维传感器。这种手性聚苯胺纳米纤维通过两相界面法合成，经过圆二色谱、透射电镜进行表征。在荧光淬灭实验中，相对于衍生化D-苯丙氨酸，(+)聚苯胺导致的衍生化的L-苯丙氨酸的荧光淬灭更加显著，其选择系数为K<,l>/K<,D>=1.5。同时，电化学实验中，手性聚苯胺纳米纤维修饰碳电极对衍生化的L-苯丙氨酸的电流响应值高于对衍生化的D-苯丙氨酸的电流响应值。为了更好的研究手性聚苯胺对氨基酸的识别性能，在氨基酸的邻苯二甲醛-巯基乙醇衍生实验中，还对衍生化条件等进行了优化选择。

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

1.手性的概念

2.手性研究的现状

3.手性识别原理

3.1.手性识别过程中的分子间相互作用

3.2.常用的手性选择剂及其手性识别机制

4.手性识别的分析方法

4.1.手性分离方法

4.2.手性检测方法

5.本论文的研究目的及意义

参考文献

第二章用于检测α-氨基酸的高立体选择性免疫电容传感器研究

1.引言

2.试验部分

2.1.化学试剂和生物材料

2.2.仪器

2.3.免疫传感器的制备

2.4.电化学测量

3.结果与讨论

3.1.免疫传感器的表征

3.2.电容测量

3.3.电解液的浓度和pH值对免疫传感器的影响

3.4.D-抗体与免疫传感器之间的特异性结合

3.5.D-/L-苯丙氨酸的识别

4.结论

参考文献

第三章用于苯丙氨酸手性识别的纳米手性聚苯胺传感器研究

1.引言

2.实验部分

2.1.试剂

2.2.仪器

2.3.两相界面法合成手性聚苯胺(CPANi)

2.4.苯丙氨酸的衍生化

2.5.手性聚苯胺修饰电极的制备

3.实验结果与讨论

3.1.手性聚苯胺的光学活性表征

3.2.影响苯丙氨酸衍生化的条件

3.3.(+)-CPAN对衍生化D/L-苯丙氨酸的荧光法立体选择性识别

3.4.聚苯胺修饰电极的表征及其对D/L-苯丙氨酸的识别研究

4.结论

参考文献

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