专利详情

标题一种手性丝氨酸修饰石墨炔的制备方法及应用
[标]当前申请(专利权)人南开大学
申请日2024年5月10日
申请号CN202410574062.7
公开(公告)日2024年8月13日
公开(公告)号CN118479464A
授权日-
法律状态/事件实质审查
专利类型发明申请
发明人徐加良 | 张云钦 | 王杰 | 罗磊泉
受理局中国
当前申请人(专利权)地址300350 天津市津南区海河教育园区同砚路38号 (天津,天津,津南区)
IPC分类号C01B32/15 | B82Y40/00 | G01N27/30 | G01N27/327
国民经济行业分类号C3521 | C2619
代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人赵凤英
被引用专利数量-
专利价值-

摘要

本发明为一种手性丝氨酸修饰石墨炔的制备方法及应用。该方法包括以下步骤:将六乙炔基苯溶液加入到装有吡啶和铜箔的反应器中反应,得到石墨炔粉末;再依次加入浓硫酸、硝酸、高锰酸钾,得到氧化处理的石墨炔;随后将氧化处理后的石墨炔超声分散在去离子水,加入丝氨酸常温下搅拌20~30小时,静置,抽滤,水洗,干燥,得到手性丝氨酸修饰石墨炔材料;将L‑丝氨酸‑石墨炔或D‑丝氨酸‑石墨炔修饰于玻碳电极后,能够根据差分脉冲伏安峰电流识别出氨基酸分子的手性;本发明还能并且根据峰电流大小,可以半定量估算氨基酸的浓度。

1.一种手性丝氨酸修饰石墨炔的制备方法,其特征为该方法包括以下步骤:
将六乙炔基苯溶液加入到装有溶剂和铜箔的反应器中,在氩气氛围、50~70℃下反应3-5天,然后经稀盐酸洗涤、抽滤、干燥,得到石墨炔粉末;再依次加入浓硫酸、硝酸、高锰酸钾,55~65℃反应15~20小时,得到氧化处理的石墨炔;随后将氧化处理后的石墨炔超声分散在去离子水,加入EDC,搅拌后再加入NHS搅拌0.3~0.7小时,最后加入丝氨酸常温下搅拌20~30小时,抽滤,水洗,干燥,得到手性丝氨酸修饰石墨炔材料;
其中,每50~100cm2铜箔加入50~100mg六乙炔基苯;
每20~30mg的石墨炔加入到5~10mL的浓硫酸、20~30mg的高锰酸钾和2~3mL的浓硝酸;
每10~30mg氧化处理后的石墨炔超声分散在10~100mL去离子水、5~15μL的EDC、5~10mg的NHS、5~15mg丝氨酸;
所述的丝氨酸为L-丝氨酸或D-丝氨酸;
所述的溶剂为吡啶;六乙炔基苯溶液的溶剂为吡啶,浓度为0.5~2mg/mL。
2.如权利要求1所述的手性丝氨酸修饰石墨炔的制备方法,其特征为所述的浓硫酸的质量分数为98.3%;浓硝酸的质量分数为68%。
3.如权利要求1所述方法制备的手性丝氨酸修饰石墨炔的应用,其特征为用于氨基酸分子的电化学手性识别。
4.如权利要求3所述的应用,其特征为包括如下步骤:采用三电极体系,L-丝氨酸-石墨炔或D-丝氨酸-石墨炔修饰的玻碳电极作为工作电极,铂片电极作为对电极,银/氯化银电极作为参比电极;
以待测溶液为电解液,0.5~1.1V的恒电压下,进行差分脉冲扫描,然后根据不同手性氨基酸的氧化峰电流值的不同,判别氨基酸的手性;
或者,根据氧化峰电流随浓度呈现的线性关系,进行溶液中氨基酸浓度的判定;
所述的手性丝氨酸石墨炔修饰电极的制备方法,包括如下步骤:
将手性丝氨酸石墨炔分散液涂覆于玻碳电极表面,自然干燥,得到制备好的工作电极;
其中,手性丝氨酸石墨炔分散液的制备为:每0.75mL水加入0.5~1.5mg手性丝氨酸石墨炔、0.2~0.8μL Nafion溶液、0.1~0.5mL乙醇,然后超声分散;
标准3mm直径的玻碳电极表面涂覆0.3~0.7μL手性丝氨酸石墨炔分散液。
5.如权利要求3所述的应用,其特征为待识别手性的氨基酸为色氨酸、缬氨酸、脯氨酸或酪氨酸。
6.如权利要求5所述的应用,其特征为色氨基酸手性的判定,为以下两种方法之一;
方法一,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中色氨酸的手性时,当得到0.0035mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-色氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0023mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-色氨酸;
得到D-色氨酸对应峰值电流0.0035mA大于L-色氨酸的0.0023mA;
或者,方法二:在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液色氨酸的手性时,当得到0.0035mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-色氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0027mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-色氨酸;
得到L-色氨酸对应峰值电流0.0035mA大于D-色氨酸的0.0027mA;
方法一或方法二中,待测溶液中,色氨酸的测试浓度为1.5~2.5mg/L;
缬氨酸手性的判定,方法一中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中缬氨酸的手性时,当得到0.0021mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-缬氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0015mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-缬氨酸;
方法二中,在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液缬氨酸的手性时,当得到0.0030mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-缬氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0017mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-缬氨酸;
方法一或方法二中,待测溶液中,缬氨酸的测试浓度为0.7~1.5mg/L;
脯氨酸手性的判定,方法一中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中脯氨酸的手性时,当得到0.0018mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-脯氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0013mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-脯氨酸;
方法二中,在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液脯氨酸的手性时,当得到0.0020mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-脯氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0015mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-脯氨酸;
方法一或方法二中,待测溶液中,脯氨酸的测试浓度为0.7~1.5mg/L;
酪氨酸手性的判定,方法一中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中酪氨酸的手性时,当得到0.0040mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-酪氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0025mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-酪氨酸;
方法二中,在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液酪氨酸的手性时,当得到0.0040mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-酪氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0025mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-酪氨酸;
方法一或方法二中,待测溶液中,酪氨酸的测试浓度为1.5~2.0mg/L。
7.如权利要求4所述的应用,其特征为溶液中氨基酸浓度的判定包括如下步骤:
当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试D-色氨酸溶液时,氧化峰电流随浓度呈现明显的线性关系,I(mA)=0.00131C(g/L)+0.00126;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试L-色氨酸溶液时,I(mA)=0.00059C(g/L)+0.00074,其中I表示峰电流,C表示氨基酸浓度;
溶液判定浓度范围为0~2.0mg/L。

技术领域
[0001]本发明涉及一种丝氨酸修饰石墨炔材料的制备,可用于电化学手性识多种氨基酸对映体,属于碳材料、生物技术以及电化学研究领域。
背景技术
[0002]氨基酸是构成蛋白质的基本单位,除了甘氨酸外所有的天然氨基酸都具有手性;在各项生命活动中,氨基酸参与了蛋白质的合成、生物代谢、神经信号传导等过程;因此,对于氨基酸等小分子的手性识别在生物化学和医药研究中占据了重要地位;准确识别氨基酸的手性对于疾病的诊断和治疗,新药的研究开发等都是必不可少的;电化学方法相比色谱法、光谱法和核磁共振波谱法等,具有高灵敏度、低成本和操作简便等优势,在手性识别领域有着广泛的应用。
[0003]石墨炔作为一种新型的碳纳米材料,具有独特物理化学性质和结构可调性,引起了众多科研工作者的关注;石墨炔具有高比表面积和丰富的表面活性,能够通过共价或非共价修饰手段,引入手性分子或官能团,从而获得手性方面的特征;在对于氨基酸类分子的手性识别中,石墨炔可以提供手性微环境,通过氢键等相互作用形成复合结构;因为手性分子的不同对映体与其相互作用程度不同,带来电化学信号的差异,据此可以实现手性识别;石墨炔具有良好的导电性和优异的化学稳定性,为实现高效、灵敏、实用的手性识别技术奠定了坚实的基础,将有望应用于生物医学、化学传感、药物分析等领域的研究中。
[0004]现有技术中几乎没有手性领域的功能化石墨炔材料,石墨炔在电化学识别方向的研究主要集中于非手性领域,例如,张瑞林等制备了一种柱芳烃修饰的石墨炔复合材料,通过柱芳烃的富电子刚性空腔与甲基苯丙胺间特异性相互作用,来实现主客体识别行为,但由于材料并不含手性,对于手性客体分子的左右旋异构体并没有识别作用(CN115015348A,2022.09.06)。
发明内容
[0005]本发明的目的为针对当前技术中存在的局限,提供一种手性丝氨酸修饰石墨炔的制备方法及应用;该方法先后通过铜箔法合成石墨炔薄膜,将其氧化处理,然后通过酰胺化反应连接手性丝氨酸,实现对石墨炔的修饰;将L-丝氨酸-石墨炔或D-丝氨酸-石墨炔修饰于玻碳电极后,能够根据差分脉冲伏安峰电流识别出氨基酸分子的手性;还可以根据峰电流大小,可以半定量估算氨基酸的浓度;本发明相对色谱、光学等其他手性识别方法,检测浓度更低(0~2.0mg/L),且设备成本低,响应快,具有良好的应用前景。
[0006]本发明的技术方案为:
[0007]一种手性丝氨酸修饰石墨炔的制备方法,该方法包括以下步骤:
[0008]将六乙炔基苯溶液加入到装有溶剂和铜箔的反应器中,在氩气氛围、50~70℃下反应3-5天,然后经稀盐酸洗涤、抽滤、干燥,得到石墨炔粉末;再依次加入浓硫酸、硝酸、高锰酸钾,55~65℃反应15~20小时,得到氧化处理的石墨炔;随后将氧化处理后的石墨炔超声分散在去离子水,加入EDC,搅拌后再加入NHS搅拌0.3~0.7小时,最后加入丝氨酸常温下搅拌20~30小时,静置,抽滤,水洗,干燥,得到手性丝氨酸修饰石墨炔材料;
[0009]其中,每50~100cm2铜箔加入50~100mg六乙炔基苯;
[0010]每20~30mg的石墨炔加入到5~10mL的浓硫酸、20~30mg的高锰酸钾和2~3mL的浓硝酸;
[0011]每10~30mg氧化处理后的石墨炔超声分散在10~100mL去离子水、5~15μL的EDC、5~10mg的NHS、5~15mg丝氨酸;
[0012]所述的丝氨酸为L-丝氨酸或D-丝氨酸;
[0013]所述的溶剂为吡啶;六乙炔基苯溶液的溶剂为吡啶,浓度为0.5~2mg/mL;
[0014]所述的手性丝氨酸修饰石墨炔的制备方法,其特征为所述的浓硫酸的质量分数为98.3%;浓硝酸的质量分数为68%;
[0015]所述方法制备的手性丝氨酸修饰石墨炔的应用,用于氨基酸分子的电化学手性识别;
[0016]具体包括如下步骤:采用三电极体系,L-丝氨酸-石墨炔或D-丝氨酸-石墨炔修饰的玻碳电极作为工作电极,铂片电极作为对电极,银/氯化银电极作为参比电极;
[0017]以待测溶液为电解液,0.5~1.1V的恒电压下,进行差分脉冲扫描,然后根据不同手性氨基酸的氧化峰电流值的不同,判别氨基酸的手性(是D型还是L型);
[0018]或者,根据氧化峰电流随浓度呈现的线性关系,进行溶液中氨基酸浓度的判定;
[0019]所述的手性丝氨酸石墨炔修饰电极的制备方法,包括如下步骤:
[0020]将手性丝氨酸石墨炔分散液涂覆于玻碳电极表面,自然干燥,得到制备好的工作电极;
[0021]其中,手性丝氨酸石墨炔分散液的制备为:每0.75mL水加入0.5~1.5mg手性丝氨酸石墨炔、0.2~0.8μL Nafion溶液、0.1~0.5mL乙醇,然后超声分散;
[0022]标准3mm直径的玻碳电极表面涂覆0.3~0.7μL手性丝氨酸石墨炔分散液;
[0023]待识别手性的氨基酸为色氨酸、缬氨酸、脯氨酸或酪氨酸;
[0024]色氨基酸手性的判定,为以下两种方法之一;
[0025]方法一,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中色氨酸的手性时,当得到0.0035mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-色氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0023mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-色氨酸;
[0026]得到D-色氨酸对应峰值电流0.0035mA大于L-色氨酸的0.0023mA;
[0027]或者,方法二:在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液色氨酸的手性时,当得到0.0035mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-色氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0027mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-色氨酸;
[0028]得到L-色氨酸对应峰值电流0.0035mA大于D-色氨酸的0.0027mA;
[0029]方法一或方法二中,待测溶液中,色氨酸的测试浓度为1.5~2.5mg/L;
[0030]缬氨酸手性的判定,方法一中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中缬氨酸的手性时,当得到0.0021mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-缬氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0015mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-缬氨酸;
[0031]方法二中,在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液缬氨酸的手性时,当得到0.0030mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-缬氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0017mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-缬氨酸;
[0032]方法一或方法二中,待测溶液中,缬氨酸的测试浓度为0.7~1.5mg/L;
[0033]脯氨酸手性的判定,方法一中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中脯氨酸的手性时,当得到0.0018mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-脯氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0013mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-脯氨酸;
[0034]方法二中,在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液脯氨酸的手性时,当得到0.0020mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-脯氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0015mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-脯氨酸;
[0035]方法一或方法二中,待测溶液中,脯氨酸的测试浓度为0.7~1.5mg/L;
[0036]酪氨酸手性的判定,方法一中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液中酪氨酸的手性时,当得到0.0040mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-酪氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0025mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-酪氨酸;
[0037]方法二中,在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液酪氨酸的手性时,当得到0.0040mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-酪氨酸;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试溶液时,得到大小为0.0025mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-酪氨酸;
[0038]方法一或方法二中,待测溶液中,酪氨酸的测试浓度为1.5~2.0mg/L;
[0039]溶液中氨基酸浓度的判定:
[0040]当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试D-色氨酸溶液时,氧化峰电流随浓度呈现明显的线性关系,I(mA)=0.00131C(g/L)+0.00126;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试L-色氨酸溶液时,I(mA)=0.00059C(g/L)+0.00074,其中I表示峰电流,C表示氨基酸浓度;
[0041]溶液判定浓度范围为0~2.0mg/L。
[0042]本发明的实质性特点为:
[0043]手性丝氨酸石墨炔与氨基酸分子在溶液中存在多种氢键相互作用,容易形成中间体复合物;丝氨酸石墨炔与手性相反的氨基酸分子的相互作用相对同手性分子会更强,形成的复合物结构在施加一定电位后,得到的氧化还原峰电流更高;根据差分脉冲伏安图的氧化峰电流高低,可以进行分子手性的判断。
[0044]本发明的有益效果是:
[0045]本发明设计了一种手性丝氨酸修饰石墨炔材料的方法,弥补了石墨炔在手性修饰领域的空白;由于石墨炔表面存在大量的炔基,氧化处理后易得到大量含氧官能团,为手性丝氨酸的负载提供了大量活性位点,氨基酸负载量显著高于其他氨基酸修饰的碳材料;手性丝氨酸修饰石墨炔与氨基酸分子间存在氢键等较强的相互作用力,并且不同手性的氨基酸相互作用不同,带来电流信号的高低差异;该材料修饰于玻碳电极表面后,可以对多种氨基酸分子的手性有良好的识别效果,L/D-色氨酸峰电流比值达到1.5倍,并且随着氨基酸分子浓度的增加,电流信号强度相应增加,呈现线性关系,可以实现半定量的估算氨基酸分子的浓度;相对色谱、光学等其他手性识别方法,检测浓度更低(0~2.0mg/L),且设备成本低,响应快,具有良好的应用前景。
附图说明
[0046]下图结合附图对本发明进一步说明:
[0047]图1为实施例1中手性丝氨酸修饰石墨炔的化学结构示意图;
[0048]图2为实施例1中手性丝氨酸修饰石墨炔的扫描电镜图;
[0049]图3为实施例1中手性丝氨酸修饰石墨炔的拉曼谱图;
[0050]图4为实施例1中手性丝氨酸修饰石墨炔的X射线光电子能谱图;
[0051]图5为实施例1中L-丝氨酸-石墨炔、D-丝氨酸-石墨炔的圆二色光谱图;
[0052]图6为实施例1中L-丝氨酸-石墨炔修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图;
[0053]图7为实施例1中D-丝氨酸-石墨炔修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图;
[0054]图8为实施例1中,L-丝氨酸-石墨炔修饰电极对D-色氨酸的线性识别效果图;
[0055]图9为实施例1中,L-丝氨酸-石墨炔修饰电极对L-色氨酸的线性识别效果图;
[0056]图10为对比例2中氧化处理石墨炔修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图;
[0057]图11为实施例3中,L-丝氨酸-石墨炔修饰电极缬氨酸、脯氨酸、酪氨酸的识别效果图。
具体实施方式
[0058]实施例1,手性丝氨酸修饰石墨炔材料的制备以及用于电化学手性识别色氨酸分子的方法:
[0059]六(三甲基硅基乙炔基)苯的脱保护:在冰水浴下,将100mg六(三甲基硅基乙炔基)苯溶解在100mL无水四氢呋喃中,避光保护并鼓泡约10分钟,加入2mL四丁基氟化铵溶液反应0.5小时,反应后萃取、洗涤、干燥得到六乙炔基苯单体。
[0060]石墨炔薄膜的制备:首先剪大约20片2×2cm2的铜箔,依次用盐酸、水、丙酮超声洗涤5分钟左右,用氩气吹干,加入100mL吡啶置于三颈烧瓶中,将50mg六乙炔基苯溶于50mL吡啶溶液中,以大约10s一滴的速度滴加于该三颈烧瓶中,随后在氩气环境下加热至60℃反应3天;反应后依次用N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、1mol/L盐酸洗涤并剥离黑色薄膜,再次洗涤后得到石墨炔薄膜。
[0061]反应中,铜箔在吡啶溶液中,碱性条件下铜箔表面会产生铜离子,与吡啶络合后作为催化剂,同时单体在铜箔表面催化聚合,以铜箔为基底生长得到薄膜状石墨炔。
[0062]石墨炔的氧化处理:在冰浴条件下,将24mg的石墨炔加入到7.2mL质量分数为98.3%的浓硫酸中,依次缓慢地加入24mg的高锰酸钾和2.4mL浓度为15.2mol/L的浓硝酸,加热60℃反应20小时;反应后加入1mol/L的NaOH溶液调节pH至10,经过抽滤、蒸馏水洗涤、干燥等,获得氧化处理的石墨炔粉末。
[0063]手性丝氨酸修饰石墨炔的制备:将25mg氧化处理后的石墨炔超声分散在25mL去离子水中,加入10μL的EDC搅拌10分钟,再加入6.3mg NHS搅拌0.5小时,后加入10.5mg L-丝氨酸或D-丝氨酸继续在常温下搅拌24小时;经过过滤、洗涤、干燥,获得手性丝氨酸修饰石墨炔材料。
[0064]如图2所示,扫描电子显微图像中可以看出石墨炔的片层结构,同时表面较为粗糙是由于氧化和修饰过程中对表面的破坏;图3拉曼谱图中D峰和G峰出现部分重叠,说明修饰过程产生了大量缺陷,从而促进了丝氨酸的连接;图4中X射线光电子能谱图中氮峰证实了丝氨酸的成功引入;在图5的圆二色谱图中L-丝氨酸-石墨炔与D-丝氨酸-石墨炔的信号峰互为对称关系,证实了修饰后的石墨炔具有手性结构。
[0065]手性丝氨酸石墨炔修饰电极的制备:先将玻碳电极在0.05μm的氧化铝抛光粉中打磨3分钟,用去离子水清洗并用氮气吹干;再将1mg L-丝氨酸或D-丝氨酸石墨炔、0.5μLNafion溶液、0.25mL乙醇和0.75mL水配制成溶液,超声分散10分钟,并取0.5μL滴加于玻碳电极表面,等待自然干燥,获得制备好的工作电极。
[0066]手性丝氨酸石墨炔对色氨酸的电化学手性识别:测试采用了CHI760E电化学工作站,通过查分脉冲伏安法测试分析了石墨炔的氧化峰值电流,并通过在L-氨基酸和D-氨基酸溶液中峰值电流对比做出手性识别的判断依据;所有实验均在室温下进行,以确保实验条件的一致性和结果的可比性;实验采用了三电极体系,L-丝氨酸-石墨炔或D-丝氨酸-石墨炔修饰的玻碳电极作为工作电极,铂片电极作为对电极,银/氯化银电极作为参比电极;首先将其浸入7.5g/L的氯化钾溶液中,设置-0.5V~1.2V的电压扫描范围循环扫描20圈,后将三电极体系置于2.0mg/L的L-/D-色氨酸溶液中静置5分钟,再设置0.5~1.1V的电压范围,50mV/s的扫描速度,进行差分脉冲伏安扫描。
[0067]根据附图6数据进行L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极,测试待测溶液中色氨酸的手性,当得到0.0035mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-色氨酸;当得到大小为0.0023mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-色氨酸;D-色氨酸对应峰值电流0.0035mA大于L-色氨酸的0.0023mA。
[0068]根据附图7数据进行D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试待测溶液色氨酸的手性时,当得到0.0035mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-色氨酸;当得到大小为0.0027mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-色氨酸;L-色氨酸对应峰值电流0.0035mA大于D-色氨酸的0.0027mA。
[0069]总结得出,与石墨炔手性相反的色氨酸对应峰值电流更大。
[0070]以D/L-氨基酸对应的峰电流比值作为手性识别效果的判断依据,比值差距越大,表明识别效果越好;判断得出L-丝氨酸-石墨炔修饰电极的识别效果(ID-色氨酸/IL-色氨酸)为1.5,D-丝氨酸-石墨炔修饰电极的识别效果(IL-色氨酸/ID-色氨酸)为1.3。
[0071]根据附图8和附图9的数据,将L-丝氨酸-石墨炔在0.4~2.0mg/L的色氨酸溶液中设置一定的浓度梯度进行检测,结果呈现出良好的线性相关性,当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试D-色氨酸溶液时,氧化峰电流随浓度呈现明显的线性关系,I(mA)=0.00131C(g/L)+0.00126;当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试L-色氨酸溶液时,I(mA)=0.00059C(g/L)+0.00074,其中I表示峰电流,C表示氨基酸浓度;这意味着在手性识别的基础上可以根据峰值电流的大小,半定量的估算氨基酸分子的浓度。
[0072]对比例2,氧化处理的石墨炔材料用于电化学手性识别色氨酸分子的方法:
[0073]实验采用三电极体系,氧化处理的石墨炔修饰的玻碳电极作为工作电极,铂片电极作为对电极,银/氯化银电极作为参比电极;将其浸入7.5g/L的氯化钾溶液中,循环扫描数圈,后置于2.0mg/L的L-/D-色氨酸溶液进行差分脉冲伏安扫描;其中L-色氨酸与D-色氨酸的氧化峰电流均在0.0022mA附近,并没有明显的识别作用,这表明识别效果主要来自于石墨炔表面负载的手性丝氨酸分子。
[0074]实施例3,手性丝氨酸修饰石墨炔用于电化学手性识别缬氨酸、脯氨酸、酪氨酸分子的方法:
[0075]实验采用三电极体系,手性丝氨酸石墨炔修饰的玻碳电极作为工作电极,铂片电极作为对电极,银/氯化银电极作为参比电极;将其浸入7.5g/L的氯化钾溶液中,循环扫描数圈;以PBS缓冲液为溶液,分别配置浓度为1.1mg/L的L-/D-缬氨酸、1.1mg/L的L-/D-脯氨酸、1.8mg/L的L-/D-酪氨酸溶液;将三电极体系分别置于这几种溶液中进行差分脉冲伏安扫描,均表现出良好的手性识别能力。
[0076]根据附图11中数据,在缬氨酸手性的判定,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试时,当得到0.0021mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-缬氨酸;当得到大小为0.0015mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-缬氨酸;在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试时,当得到0.0030mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-缬氨酸;当得到大小为0.0017mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-缬氨酸。
[0077]在脯氨酸手性的判定中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试时,当得到0.0018mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-脯氨酸;当得到大小为0.0013mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-脯氨酸;在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试时,当得到0.0020mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-脯氨酸;当得到大小为0.0015mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-脯氨酸。
[0078]酪氨酸手性的判定中,在以L-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试时,当得到0.0040mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有D-酪氨酸;当得到大小为0.0025mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有L-酪氨酸;在以D-丝氨酸-石墨炔修饰电极为工作电极测试时,当得到0.0040mA的氧化峰电流时,说明待测溶液含有L-酪氨酸;当得到大小为0.0025mA的氧化峰电流时,说明待测溶液在含有D-酪氨酸。
[0079]当以D/L-氨基酸对应的峰电流比值作为手性识别效果的判断依据时,可以得出当L-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试时,ID-缬氨酸/IL-缬氨酸为1.4,ID-脯氨酸/IL-脯氨酸为1.4,ID-酪氨酸/IL-酪氨酸为1.6;当D-丝氨酸-石墨炔修饰电极测试时,IL-缬氨酸/ID-缬氨酸为1.7,IL-脯氨酸/ID-脯氨酸为1.3,IL-酪氨酸/ID-酪氨酸为1.6。
[0080]本发明探讨了一种手性丝氨酸修饰石墨炔的方法,并充分利用丝氨酸提供的手性微环境,制备手性丝氨酸石墨炔修饰电极,对多种氨基酸分子具有良好的手性识别能力。
[0081]本发明未尽事宜为公知技术。