本發(fā)明涉及一種苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用，屬于分子識(shí)別和電化學(xué)研究領(lǐng)域。

技術(shù)背景

蛋白質(zhì)、核酸、多糖、氨基酸是生命活動(dòng)必需的物質(zhì)，它們幾乎都具有手性。對(duì)于手性化合物，它的兩個(gè)對(duì)映體在外部是非手性環(huán)境時(shí)，除光學(xué)活性外，化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)完全相同，核磁共振譜和紅外光譜也完全一致。然而當(dāng)外部存在性環(huán)境時(shí)，兩個(gè)光學(xué)異構(gòu)體就表現(xiàn)出截然不同的性能。因此，手性識(shí)別具有重要研究意義。目前，手性識(shí)別研究方法主要包括毛細(xì)管電泳法、色譜法、熒光檢測(cè)和電化學(xué)法。其中色譜方法已經(jīng)被廣泛用于分離、分析手性化合物，并且證明是一種有效的手性分析方法，但缺陷是成本高，歷時(shí)長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。另外，毛細(xì)管電泳法也存在較多缺陷，例如：進(jìn)樣量少、制備能力差、敏度較低、重現(xiàn)性較差等。此外，熒光檢測(cè)的應(yīng)用范圍也很窄。因此，電化學(xué)傳感器因其低成本、高識(shí)別效率等優(yōu)點(diǎn)在識(shí)別手性物質(zhì)領(lǐng)域有較高的研究?jī)r(jià)值。

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，而蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是構(gòu)成細(xì)胞的基本有機(jī)物，是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。因此，氨基酸對(duì)映體的分離分析研究對(duì)生命科學(xué)、藥物化學(xué)、人類健康都具有極其重要的作用。大多氨基酸具有手性異構(gòu)體，D-型和L-型對(duì)映體的生理作用迥然不同。體內(nèi)的天然氨基酸分子均為L(zhǎng)-型氨基酸，而過(guò)量D-型氨基酸的攝入則會(huì)引起中毒。色氨酸是人體必需的氨基酸之一，已經(jīng)被確定為血清素神經(jīng)遞質(zhì)的前驅(qū)體，因此采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別、分離和提純顯得極其重要。

石墨烯量子點(diǎn)是繼富勒烯、碳納米管和石墨烯之后，一種新型的準(zhǔn)零維的納米材料。它具有優(yōu)異的發(fā)光性能、耐光漂白、良好的生物相容性、無(wú)毒(低毒)且表面易功能化等眾多優(yōu)點(diǎn)，受到了研究者們的廣泛關(guān)注，被定義為理想的熒光標(biāo)記和檢測(cè)材料。迄今為止，石墨烯量子點(diǎn)已被應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、電子設(shè)備、光學(xué)染料、生物標(biāo)記和復(fù)合微粒系統(tǒng)等領(lǐng)域。除此以外，石墨烯量子點(diǎn)在生物、醫(yī)學(xué)、材料、新型半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。而將石墨烯量子點(diǎn)電化學(xué)修飾材料的作為電化學(xué)修飾材料的相關(guān)研究卻仍未有報(bào)道。電化學(xué)傳感器通常利用膜電極或修飾電極對(duì)手性分子進(jìn)行識(shí)別，并在膜內(nèi)嵌入一個(gè)手性探針，依靠手性探針的特殊對(duì)應(yīng)性對(duì)相應(yīng)的異構(gòu)體進(jìn)行識(shí)別。本發(fā)明選取苯丙氨酸二肽作為手性探針，因?yàn)楸奖彼岫氖且环N手性材料，有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道將其用于色譜法分離氨基酸對(duì)映體。肽基材料自組裝已成為化學(xué)、生物學(xué)和材料學(xué)等交叉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在于提供一種苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用。將苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾于玻碳電極后能夠高效的識(shí)別色氨酸對(duì)映體。

本發(fā)明所述一種苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用，包括以下步驟：

a、制備石墨烯量子點(diǎn)：稱取檸檬酸固體研磨成白色粉末后加入坩堝中，用程控箱式電爐進(jìn)行加熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，取出固體樣品，加入適量超純水，超聲溶解。待產(chǎn)物充分溶解后，抽濾得黃色透明溶液，常溫下避光保存。

b、制備苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料：將20μL六氟異丙醇加入1.00mg苯丙氨酸二肽中，配成50mg/mL苯丙氨酸二肽的六氟異丙醇溶液，向上述溶液中加入超純水，稀釋成3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液。然后向苯丙氨酸二肽溶液中加入步驟a制備的石墨烯量子點(diǎn)溶液，得到苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料。

c、制備苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極：用移液槍移取步驟b制備的復(fù)合材料滴加至玻碳電極上，在一定溫度下自組裝一定時(shí)間，即可獲得相應(yīng)苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極。

d、電化學(xué)法識(shí)別色氨酸對(duì)映體：采用差分脈沖法來(lái)識(shí)別色氨酸對(duì)映體，將苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極靜置在20～30mL色氨酸對(duì)映體溶液中，在0.4～1.2V(vs.SCE)的電化學(xué)窗范圍內(nèi)記錄差分脈沖伏安圖，每次測(cè)完后修飾電極在20～30mL 0.1～0.3M磷酸二氫鈉(pH＝6～8)中掃穩(wěn)以恢復(fù)電極活性。

進(jìn)一步地，步驟a中石墨烯量子點(diǎn)溶液的濃度為1～3mg/mL。

進(jìn)一步地，步驟b中石墨烯量子點(diǎn)溶液的體積為10～30μL。

進(jìn)一步地，步驟c中移液槍移取的體積為1～10μL。

進(jìn)一步地，步驟c中自組裝溫度10～40℃。

進(jìn)一步地，步驟c中自組裝時(shí)間4～8h。

進(jìn)一步地，步驟d中色氨酸對(duì)映體的濃度為0.1～1mM。

進(jìn)一步地，步驟d中靜置時(shí)間為30～90s。

本發(fā)明的有益效果是：苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法簡(jiǎn)單環(huán)保，且苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極對(duì)色氨酸對(duì)映體有著較好的識(shí)別能力。這是因?yàn)楸奖彼岫木哂幸欢ǖ男庑浴?/p>

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為實(shí)施例一中苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖。

圖2為實(shí)施例二中苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極的循環(huán)伏安圖。

圖3為實(shí)施例三中苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極對(duì)色氨酸對(duì)映體的識(shí)別效果圖。

圖4為對(duì)比例一中苯丙氨酸二肽修飾電極對(duì)色氨酸對(duì)映體的識(shí)別效果圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。

本發(fā)明所述一種苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極對(duì)色氨酸對(duì)映體按下述方法進(jìn)行識(shí)別：

R_L/D＝I_L/I_D

式中，R_L/D表示色氨酸對(duì)映體氧化峰電流比值，I_L和I_D分別表示L-色氨酸和D-色氨酸氧化峰電流值。

實(shí)施例一：

苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備包括以下幾個(gè)步驟：

(1)稱取檸檬酸固體研磨成白色粉末后加入坩堝中，用程控箱式電爐進(jìn)行加熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，取出固體樣品，加入適量超純水，超聲溶解。待產(chǎn)物充分溶解后，抽濾得黃色透明溶液，配制成2mg/mL的石墨烯量子點(diǎn)溶液，常溫下避光保存。

(2)取1.00mg苯丙氨酸二肽粉末于20μL六氟異丙醇中，配制成50mg/mL苯丙氨酸二肽的六氟異丙醇溶液，向上述溶液中加入超純水，稀釋成3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液。然后向苯丙氨酸二肽溶液中加入20μL步驟(1)制備的石墨烯量子點(diǎn)溶液，得到苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料。

(3)用移液槍移取5μL步驟(2)制備的苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料滴加至玻碳電極表面，在30℃下自組裝6h，得到苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極。

附圖1為苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖，從附圖1看出苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料呈現(xiàn)出鴨掌狀形貌。

實(shí)施例二：

將實(shí)施例一制備得到的苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極靜置在5mM鐵氰化鉀溶液中，在-0.2～0.6V(vs.SCE)的電化學(xué)窗口下采用循環(huán)伏安法對(duì)該修飾電極進(jìn)行表征，掃速為0.1V/s，掃描圈數(shù)為20圈，其結(jié)果如附圖2所示，苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極所示的是可逆對(duì)稱的循環(huán)伏安圖。

實(shí)施例三：

將實(shí)施例一制備得到的苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極靜置在25mL0.5mM的色氨酸對(duì)映體溶液中，靜置60s后在0.4～1.2V(vs.SCE)的電化學(xué)窗范圍內(nèi)記錄差分脈沖伏安圖，每次測(cè)完后，修飾電極在25mL 0.1M磷酸二氫鈉(pH＝7)中掃穩(wěn)以恢復(fù)電極活性。苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極對(duì)色氨酸對(duì)映體的識(shí)別效果圖見(jiàn)附圖3，苯丙氨酸二肽-石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極對(duì)色氨酸對(duì)映體具有較好的識(shí)別效果(R_L/D為2.71)。

對(duì)比例一：

苯丙氨酸二肽修飾電極識(shí)別色氨酸對(duì)映體包括以下幾個(gè)步驟：

(1)取1.00mg苯丙氨酸二肽粉末于20μL六氟異丙醇中，配制成50mg/mL苯丙氨酸二肽的六氟異丙醇溶液，向上述溶液中加入超純水，稀釋成3mg/mL的苯丙氨酸二肽溶液。用移液槍移取5μL苯丙氨酸二肽溶液滴加至玻碳電極表面，30℃下自組裝6h，得到苯丙氨酸二肽修飾電極。

(2)將步驟(1)中制備好的苯丙氨酸二肽修飾電極靜置在25mL 0.5mM的色氨酸對(duì)映體溶液中，靜置60s后在0.4～1.2V(vs.SCE)的電化學(xué)窗范圍內(nèi)記錄差分脈沖伏安圖，每次測(cè)完后，修飾電極在25mL 0.1M磷酸二氫鈉(pH＝7)中掃穩(wěn)以恢復(fù)電極活性。如附圖4所示，苯丙氨酸二肽修飾電極對(duì)色氨酸對(duì)映體的識(shí)別效果(R_L/D為1.18)較低，這是因?yàn)楸奖彼岫脑陔姌O表面易團(tuán)聚，從而不利于其與色氨酸對(duì)映體發(fā)生相互作用，導(dǎo)致較低的識(shí)別效果。