制备分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极及其应用于电化学识别半胱氨酸对映体

摘要

本发明涉及一种采用分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极及其应用于电化学识别半胱氨酸对映体的方法，包括以下步骤：制备纳米金修饰电极、制备分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极、电化学识别半胱氨酸对映体。本发明的有益效果是：分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极的制备方法简便易行，制备过程环保无污染，通过纳米金对L-半胱氨酸的吸附来增加印迹位点的数量，使得这种材料相比于不引入纳米金的分子印迹聚合物修饰电极对于半胱氨酸对映体具有更高的识别效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用制备分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极及其应用于电化学识 别半胱氨酸对映体的方法，属于生物技术和电化学研究领域。

背景技术

手性是生物体的本质属性，而手性选择性也是在生命过程中的必然规律，比如在生物体 内手性物质被摄取吸收，代谢转化等这一系列生命活动的过程中往往就会涉及到手性选择性， 而且手性物质的生物效应，包括致癌、致突变、干扰内分泌活性等也会呈现手性选择性。因 此，建立一个快速、准确、灵敏的方法对于手性分析具有十分重要的意义和研究价值。

对于手性物质的识别主要有以下几种：光谱方法、色谱方法、传感器方法等。相比于其 他识别方法，传感器方法具有简单、快速、实时的优点而得到广大研究者的青睐。手性传感 器的识别过程是根据手性选择剂与两个对映体之间的作用力大小的差异来实现的。因此对于 手性选择剂识别机理的研究尤为重要。目前文献中对于手性物质识别机理的研究主要集中在 以下几个方面：配体交换、超分子识别、分子印迹。分子印迹技术本身具有特异识别性以及 广泛实用性而得到研究者的关注。分子印迹手性传感器主要是通过以下的步骤实现的：(1) 首先是将模板分子与功能单体结合形成两者的复合物；(2)在一定的条件下，单体发生聚合 形成聚合物，使得模板分子被掺杂到聚合物中；(3)将模板分子除去。这样聚合物中形成了 与模板分子的结构和空间上互补的三维空穴，利用这三维空穴对手性物质的空间选择性来进 行手性识别。

导电聚合物如聚吡咯、聚苯胺等具有良好的导电性，除此之外模板分子可以通过静电作 用以及氢键掺杂进入聚合物内，因此分子印迹导电聚合物作为分子印迹手性传感器已得到关 注。但是由于聚合物的密度相对较高而使得印迹位点较少，这使得分子印迹手性传感器对于 手性物质的识别效率不高，因此引入的纳米金通过先将其与目标分子(L-半胱氨酸)结合来 增加L-半胱氨酸的掺杂量，再通过循环伏安一步法脱掺杂而得到的分子印迹聚合物对半胱氨 酸对映体的识别效率相比于不引入纳米金的分子印迹聚合物有了显著地提高。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种采用分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极及其应用于 电化学识别半胱氨酸对映体。

本发明所述制备得到的分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极及其应用于电化学识别 半胱氨酸对映体，包括以下步骤：

a、制备纳米金修饰电极：配制包括0.12mM氯金酸、0.1M氯化钾的混合溶液，恒电位 条件下还原氯金酸一段时间，从而得到纳米金修饰电极。

b、制备分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极：将步骤a制得的纳米金修饰电极放入 预先配制的包括2mML-半胱氨酸、0.1M吡咯、0.1M氯化钾的混合溶液中静置10min，采 用循环伏安的方法聚合单体吡咯，聚合结束之后，在磷酸盐缓冲溶液中，采用循环伏安法脱 掺杂，得到分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极。

c、电化学识别半胱氨酸对映体：将步骤b中制得的分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰 电极置于含有1mML-/D-半胱氨酸的磷酸盐缓冲溶液中富集一段时间之后，取出该电极插入 到磷酸盐缓冲溶液中，采用循环伏安法对结合了L-/D-半胱氨酸的修饰电极进行电化学检测。

进一步，步骤a中恒电位为–0.2V，恒电位沉积时间为400s。

进一步，所述步骤b中聚合吡咯的循环伏安区间为–0.6～0.8V。

进一步，所述步骤b中磷酸盐缓冲溶液pH＝7.0，浓度为0.1M，循环伏安脱掺杂的电位 区间为0～1.6V，扫速为0.1Vs^-1。

进一步，所述步骤c中磷酸盐缓冲溶液pH＝4.5，浓度为0.1M。

本发明的有益效果是：分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极的制备方法简便易行，通 过引入金纳米粒子使得该传感器对于半胱氨酸的识别效率提高。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为实施例一中纳米金不同的沉积时间对L-半胱氨酸和D-半胱氨酸的氧化峰电流比的 影响。

图2为实施例二中吡咯的聚合圈数对L-半胱氨酸和D-半胱氨酸的氧化峰电流比的影响。

图3为实施例三中半胱氨酸的富集时间对L-半胱氨酸和D-半胱氨酸的氧化峰电流比的影 响。

图4对比例一中三种不同的修饰电极对L-半胱氨酸的结合能力的比较，其中，a：分子印 迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极，b：分子印迹过氧化聚吡咯修饰电极，c：非印迹过氧化聚 吡咯/纳米金修饰电极。

图5对比例二中分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极对半胱氨酸对映体的识别效率。

图6分子印迹过氧化聚吡咯修饰电极对半胱氨酸对映体的识别效率。

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。

实施例一：

a、配制包括0.12mM氯金酸、0.1M氯化钾的混合溶液，在不同的恒电位时间条件下还 原氯金酸，从而得到纳米金修饰电极。

b、将步骤a制得的纳米金修饰电极放入预先配制的包括2mML-半胱氨酸、0.1M吡咯、 0.1M氯化钾的混合溶液中10min，在–0.6～0.8V的电位区间内采用循环伏安的方法聚合单 体吡咯，聚合结束之后，在磷酸盐缓冲溶液中，在0～1.6V的电位区间内采用循环伏安脱掺 杂，得到分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极。

c、配制含有1mML-/D-半胱氨酸的磷酸盐缓冲溶液，将步骤b中制得的分子印迹过氧化 聚吡咯/纳米金修饰电极插入含有L-/D-半胱氨酸的磷酸盐缓冲溶液中静置，采用循环伏安法 对结合了L-/D-半胱氨酸的修饰电极进行电化学检测。

为了考查沉积纳米金的时间对L-/D-半胱氨酸识别效率的影响，因此，分别采用100s、200 s、300s、400s、500s、600s的沉积时间对最终识别的影响，结果如图1所示，400s时的识 别效率达到最高，随着沉积时间超过400s时，纳米金的量继续增加，这导致吸附L-半胱氨 酸的量过多而难以脱出，从而降低了识别效率。

实施例二：

分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极的制备过程和对半胱氨酸的识别方法与实施例 一相同。

为了考查步骤b中分子印迹膜的厚度对L-/D-半胱氨酸识别效率的影响，因此，分别采用 循环伏安聚合5圈、10圈、15圈、20圈、25圈对最终识别的影响，结果如图2所示，分子 印迹膜的厚度与聚合的圈数息息相关，虽然随着膜的厚度增加掺杂量也会增加，但是当聚合 圈数超过15圈时，过于厚的膜反而使得模板分子难以脱出而降低了识别效率。

实施例三：

分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰电极的制备过程和对半胱氨酸的识别方法与实施例 一相同。

为了考查步骤c中富集时间对L-/D-半胱氨酸识别效率的影响，因此，分别采用6min、8 min、10min、12min、14min的富集时间对最终识别的影响，结果如图3所示，随着富集时 间的增加，目标分子会进入印迹膜的空腔内部，当富集时间为10min时的识别效率达到最高， 随着富集时间多于10min时，更多的目标分子会被吸附在膜的表面而使得分离效率降低。

对比例一：

制备分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金、分子印迹过氧化聚吡咯、非印迹过氧化聚吡咯/纳 米金三种修饰电极，比较对L-半胱氨酸的亲和能力，结果如图4，可以发现，分子印迹过氧 化聚吡咯修饰的电极要高于非印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰的电极，那是由于在非印迹过氧 化聚吡咯/纳米金修饰电极的表面L-半胱氨酸难以进入膜的内部而只是纯粹的物理吸附过程； 而分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰的电极要高于印迹过氧化聚吡咯修饰的电极，那是由于 纳米金的引入增加了膜的印迹位点的数量，这使得L-半胱氨酸能够更多的进入膜的内部。

对比例二：

制备分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金、分子印迹过氧化聚吡咯两种修饰电极，比较对半胱 氨酸对映体的识别效率，结果如图5以及图6，可以发现，分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修 饰的电极的识别效率(I_L/I_D＝3.2)要高于印迹过氧化聚吡咯的修饰电极(I_L/I_D＝1.9)，那是 由于纳米金的引入增加了膜的印迹位点的数量，这使得印迹膜对于半胱氨酸对映体具有更高 的识别效率。

本发明制备得到的分子印迹过氧化聚吡咯/纳米金修饰玻碳电极，制备过程简单，快速； 首先通过引入纳米金对模板分子的吸附来增加模板分子的掺杂量，相比于不引入纳米金的分 子印迹聚合物修饰电极，此修饰电极具有更多的识别位点，而多出来的识别位点将会显著地 提高对半胱氨酸对映体的识别效率。