基于聚离子液体化学传感器高效专一识别氨基酸受体的方法

摘要

本发明公开了一种基于聚离子液体化学传感器高效专一识别氨基酸受体的方法，分别移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL不同种类的氨基酸标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并进行拍照记录七种不同种类氨基酸对应不同颜色的图片数据；将待测氨基酸置于容器中，再加入溶剂并充分溶解后配制成待测氨基酸溶液，移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL待测氨基酸溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并与上述拍照记录的图片数据进行比对以确定待测氨基酸的种类。本发明操作简单高效专一，能够实现氨基酸的可视化检查。

说明书

技术领域

本发明属于化学传感器识别氨基酸技术领域，具体涉及一种基于聚离子液体化学传感器高效专一识别氨基酸受体的方法。

背景技术

氨基酸作为生命活动以及一些生理过程中不可或缺的物质，对于疾病的诊断和治疗有着深远的意义。目前，已经有许多方法实现了对氨基酸的检测，传统的检测方法主要是通过引入某些亲电子基团或结构来实现的。但是由于氨基酸自身结构相似、光谱惰性、较好的水溶性以及分子间弱的相互作用等因素的限制，开发新的水溶性氨基酸荧光探针仍然有着重要意义，面临着重大挑战。

聚离子液体是在重复单元上具有阴、阳离子电解质基团的聚合物，此类聚合物结合了离子液体和聚合物的一些优良性能。近些年来，在高分子化学和材料科学等领域受到广泛关注，被广泛应用于有机分散剂、纳米复合材料、电化学、吸附剂和分离等方面。近些年来，尽管聚离子液体的研究不断深入，但将其用于分子探针用于检测氨基酸还未见报道。距今为止，不携带任何检测基团，通过单体的聚合作用得到的聚离子液体用于检测氨基酸还未见报道。在此本发明合成了非常稳定且水溶性很好的离子液体聚合物，并将其作为化学传感器用于精氨酸、赖氨酸和组氨酸的可视化检测。并且，本发明研究的聚离子液体在牛血清中同样具有较好的识别作用，这对于下一步在生物体的研究有着重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种基于聚离子液体化学传感器高效专一识别氨基酸受体的方法，该方法研究了聚离子液体化学传感器在氨基酸识别中的应用，并进一步证明制备的聚离子液体化学传感器能够很好地识别不同种类的氨基酸，操作简单高效专一，能够实现氨基酸的可视化检查。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，基于聚离子液体化学传感器高效专一识别氨基酸受体的方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将聚离子液体和七种不同种类的氨基酸分别置于不同的容器中，再分别加入溶剂并充分溶解后配制成聚离子液体标准溶液和七种不同种类的氨基酸标准溶液，然后分别移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL七种不同种类的氨基酸标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并进行拍照记录七种不同种类氨基酸对应不同颜色的图片数据；

（2）将待测氨基酸置于容器中，再加入溶剂并充分溶解后配制成待测氨基酸溶液，移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL待测氨基酸溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并与上述拍照记录的图片数据进行比对以确定待测氨基酸的种类；

所述溶剂为水、乙醇或牛血清，所述聚离子液体的结构式为：

，

其中n为2-16之间的整数，该聚离子液体首先通过可逆加成-断裂链转移活性聚合对乙烯基吡啶单体进行均聚得到聚离子液体前体聚乙烯基吡啶，再将其与不同碳链的卤代烷进行反应制得聚离子液体化学传感器。

本发明所述的基于聚离子液体化学传感器高效专一识别氨基酸受体的方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将聚离子液体和特定种类氨基酸分别置于不同的容器中，再分别加入牛血清并充分溶解后配制成聚离子液体标准溶液和不同浓度梯度的特定种类氨基酸标准溶液，然后分别移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL不同浓度梯度的特定种类氨基酸标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并拍照记录不同浓度特定种类氨基酸对应不同颜色的图片数据；

（2）将直接移取的2mL待测特定种类氨基酸的牛血清溶液与0.5mL聚离子液体标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并与上述拍照记录的图片数据进行比对以确定待测特定种类氨基酸的牛血清溶液中特定种类氨基酸的浓度；

所述聚离子液体的结构式为：

，

其中n为2-16之间的整数，该聚离子液体首先通过可逆加成-断裂链转移活性聚合对乙烯基吡啶单体进行均聚得到聚离子液体前体聚乙烯基吡啶，再将其与不同碳链的卤代烷进行反应制得聚离子液体化学传感器。

进一步优选，所述聚离子液体化学传感器的具体合成过程为：

（1）聚离子液体化学传感器前体聚乙烯基吡啶的制备，将乙烯基吡啶单体、链转移剂二硫酯类化合物、引发剂偶氮二异丁腈和N,N-二甲基甲酰胺置于反应容器中完全溶解后密封，采用冻融五次法去除反应体系中的氧气，将反应容器置于油浴锅中于60℃搅拌反应24h，反应结束后，在乙醚中沉淀，离心，将固体用乙醇溶解，再在乙醚中沉淀，沉淀多次直到单体完全除尽，然后于40℃干燥48h制得浅粉色固体产物聚乙烯基吡啶；

（2）聚离子液体化学传感器的制备，将聚乙烯基吡啶加入到反应容器中，用氯仿将其分散溶解，超声分散5-30min后，将10倍于乙烯基吡啶单体摩尔量的不同碳链的卤代烷加入到聚乙烯基吡啶的三氯甲烷溶液中，于60℃反应48h，反应完全后用冷的石油醚沉淀，沉淀物用乙醇重新溶解再用石油醚沉淀，洗涤三次后过滤，最后于40℃真空干燥制得不同碳链的聚离子液体化学传感器。

进一步优选，步骤（1）中所述乙烯基吡啶单体、链转移剂二硫酯类化合物和引发剂偶氮二异丁腈的投料摩尔比为100-300:1:0.25，乙烯基吡啶单体与N,N-二甲基甲酰胺的投料配比为6-18mmol:5mL，所述链转移剂二硫酯类化合物为二硫代苯甲酸异丙苯酯。

进一步优选，所述聚离子液体化学传感器的具体合成路线为：

。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中合成的聚离子液体化学传感器具有很好的水溶性，可以在水或乙醇等环境友好型溶剂中直接进行氨基酸的检测；

2、本发明的检测方法简单高效，无需借助其它工具即实现可视化检测，并且具有很高的灵敏度；

3、本发明验证了基于聚离子液体化学传感器在牛血清中氨基酸的识别作用，为进一步在生物方面的研究和应用提供了广阔的空间。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

聚离子液体化学传感器前体聚乙烯基吡啶的制备

依次称取乙烯基吡啶单体（0.6308g，6mmol）、链转移剂二硫代苯甲酸异丙苯酯（16.28mg，0.06mmol）﹑引发剂偶氮二异丁腈（2mg，0.015mmol）和5mL N,N-二甲基甲酰胺置于反应瓶中完全溶解后密封，采用冻融五次法去除反应体系中的氧气，将反应瓶放在油浴锅中于60℃搅拌反应24h，反应结束后，在乙醚中沉淀，离心，将固体用最少量的乙醇溶解，再在乙醚中沉淀，沉淀多次直到单体完全除尽，然后于40℃干燥48h得到浅粉色固体产物聚乙烯基吡啶。

实施例2

聚离子液体化学传感器前体聚乙烯基吡啶的制备

依次称取乙烯基吡啶单体（1.2616g，12mmol）、链转移剂二硫代苯甲酸异丙苯酯（16.28mg，0.06mmol）﹑引发剂偶氮二异丁腈（2mg，0.015mmol）和5mL N,N-二甲基甲酰胺置于反应瓶中完全溶解后密封，采用冻融五次法去除反应体系中的氧气，将反应瓶放在油浴锅中于60℃搅拌反应24h，反应结束后，在乙醚中沉淀，离心，将固体用最少量的乙醇溶解，再在乙醚中沉淀，沉淀多次直到单体完全除尽，然后于40℃干燥48h得到浅粉色固体产物聚乙烯基吡啶。

实施例3

聚离子液体化学传感器前体聚乙烯基吡啶的制备

依次称取乙烯基吡啶单体（1.8924g，18mmol）、链转移剂二硫代苯甲酸异丙苯酯（16.28mg，0.06mmol）﹑引发剂偶氮二异丁腈（2mg，0.015mmol）和5mL N,N-二甲基甲酰胺置于反应瓶中完全溶解后密封，采用冻融五次法去除反应体系中的氧气，将反应瓶放在油浴锅中于60℃搅拌反应24h，反应结束后，在乙醚中沉淀，离心，将固体用最少量的乙醇溶解，再在乙醚中沉淀，沉淀多次直到单体完全除尽，然后于40℃干燥48h得到浅粉色固体产物聚乙烯基吡啶。

实施例4

聚离子液体化学传感器的制备

称取一定量实施例1制备的聚乙烯基吡啶加入到反应瓶中，用氯仿将其分散溶解，超声分散5-30min后，将10倍于乙烯基吡啶单体摩尔量的正溴乙烷加入到聚乙烯基吡啶的三氯甲烷溶液中，于60℃反应48h，反应后用冷的石油醚沉淀，沉淀物用乙醇重新溶解再用石油醚沉淀，洗涤三次后过滤，最后于40℃真空干燥制得聚离子液体化学传感器。

实施例5

聚离子液体化学传感器的制备

称取一定量实施例1制备的聚乙烯基吡啶加入到反应瓶中，用氯仿将其分散溶解，超声分散5-30min后，将10倍于乙烯基吡啶单体摩尔量的正氯丁烷加入到聚乙烯吡啶的三氯甲烷溶液中，于60℃反应48h，反应后用冷的石油醚沉淀，沉淀物用乙醇重新溶解再用石油醚沉淀，洗涤三次后过滤，最后于40℃真空干燥制得聚离子液体化学传感器。

实施例6

聚离子液体化学传感器的制备

称取一定量实施例1制备的聚乙烯基吡啶加入到反应瓶中，用氯仿将其分散溶解，超声分散5-30min后，将10倍于乙烯基吡啶单体摩尔量的正碘辛烷加入到聚乙烯基吡啶的三氯甲烷溶液中，于60℃反应48h，反应后用冷的石油醚沉淀，沉淀物用乙醇重新溶解再用石油醚沉淀，洗涤三次后过滤，最后于40℃真空干燥制得聚离子液体化学传感器。

实施例7

基于聚离子液体化学传感器在乙醇中识别氨基酸受体

依次称取实施例4制备的聚离子液体和七种不同种类的氨基酸于容量瓶中，再分别加入乙醇并充分溶解后配制成聚离子液体标准溶液和七种不同种类的氨基酸标准溶液，然后分别移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL七种不同种类的氨基酸标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并拍照记录七种不同种类氨基酸对应不同颜色的图片数据，同时通过紫外可见分光光度计检测验证。

将待测氨基酸置于容器中，再加入乙醇并充分溶解后配制成待测氨基酸溶液，移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL待测氨基酸溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并与上述拍照记录的图片数据进行比对以确定待测氨基酸的种类。

实施例8

基于聚离子液体化学传感器在水中识别氨基酸受体

依次称取实施例4制备的聚离子液体和七种不同种类的氨基酸于容量瓶中，再分别加入水并充分溶解后配制成聚离子液体标准溶液和七种不同种类的氨基酸标准溶液，然后分别移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL七种不同种类的氨基酸标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并拍照记录七种不同种类氨基酸对应不同颜色的图片数据，同时通过紫外可见分光光度计检测验证。

将待测氨基酸置于容器中，再加入水并充分溶解后配制成待测氨基酸溶液，移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL待测氨基酸溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并与上述拍照记录的图片数据进行比对以确定待测氨基酸的种类。

实施例9

基于聚离子液体化学传感器在牛血清中识别氨基酸受体

依次称取实施例4制备的聚离子液体和精氨酸、赖氨酸、组氨酸于容量瓶中，再分别加入牛血清并充分溶解后配制成聚离子液体标准溶液和不同种类的氨基酸标准溶液，分别移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL不同种类的氨基酸标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并拍照记录不同种类氨基酸对应不同颜色的图片数据。

将直接移取的2mL待测氨基酸的牛血清溶液与0.5mL聚离子液体标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并与上述拍照记录的图片数据进行比对以确定待测氨基酸的种类。

实施例10

基于聚离子液体化学传感器在牛血清中识别氨基酸受体

依次称取实施例5制备的聚离子液体和精氨酸于容量瓶中，再分别加入牛血清并充分溶解后配制成聚离子液体标准溶液和不同浓度梯度的精氨酸标准溶液，分别移取0.5mL聚离子液体标准溶液和2mL不同浓度梯度的精氨酸标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并拍照记录不同浓度梯度精氨酸对应不同颜色的图片数据，同时通过紫外可见分光光度计检测验证。

将直接移取的2mL待测精氨酸的牛血清溶液与0.5mL聚离子液体标准溶液于点滴板进行混合，观察其颜色变化并与上述拍照记录的图片数据进行比对以确定待测精氨酸的牛血清溶液中精氨酸的浓度。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。