基於聚離子液體化學傳感器高效專一識別胺基酸受體的方法與流程

2023-06-05 06:13:01

本發明屬於化學傳感器識別胺基酸技術領域，具體涉及一種基於聚離子液體化學傳感器高效專一識別胺基酸受體的方法。

背景技術：

胺基酸作為生命活動以及一些生理過程中不可或缺的物質，對於疾病的診斷和治療有著深遠的意義。目前，已經有許多方法實現了對胺基酸的檢測，傳統的檢測方法主要是通過引入某些親電子基團或結構來實現的。但是由於胺基酸自身結構相似、光譜惰性、較好的水溶性以及分子間弱的相互作用等因素的限制，開發新的水溶性胺基酸螢光探針仍然有著重要意義，面臨著重大挑戰。

聚離子液體是在重複單元上具有陰、陽離子電解質基團的聚合物，此類聚合物結合了離子液體和聚合物的一些優良性能。近些年來，在高分子化學和材料科學等領域受到廣泛關注，被廣泛應用於有機分散劑、納米複合材料、電化學、吸附劑和分離等方面。近些年來，儘管聚離子液體的研究不斷深入，但將其用於分子探針用於檢測胺基酸還未見報導。距今為止，不攜帶任何檢測基團，通過單體的聚合作用得到的聚離子液體用於檢測胺基酸還未見報導。在此本發明合成了非常穩定且水溶性很好的離子液體聚合物，並將其作為化學傳感器用於精氨酸、賴氨酸和組氨酸的可視化檢測。並且，本發明研究的聚離子液體在牛血清中同樣具有較好的識別作用，這對於下一步在生物體的研究有著重要意義。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供了一種基於聚離子液體化學傳感器高效專一識別胺基酸受體的方法，該方法研究了聚離子液體化學傳感器在胺基酸識別中的應用，並進一步證明製備的聚離子液體化學傳感器能夠很好地識別不同種類的胺基酸，操作簡單高效專一，能夠實現胺基酸的可視化檢查。

本發明為解決上述技術問題採用如下技術方案，基於聚離子液體化學傳感器高效專一識別胺基酸受體的方法，其特徵在於具體步驟為：

（1）將聚離子液體和七種不同種類的胺基酸分別置於不同的容器中，再分別加入溶劑並充分溶解後配製成聚離子液體標準溶液和七種不同種類的胺基酸標準溶液，然後分別移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml七種不同種類的胺基酸標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並進行拍照記錄七種不同種類胺基酸對應不同顏色的圖片數據；

（2）將待測胺基酸置於容器中，再加入溶劑並充分溶解後配製成待測胺基酸溶液，移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml待測胺基酸溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並與上述拍照記錄的圖片數據進行比對以確定待測胺基酸的種類；

所述溶劑為水、乙醇或牛血清，所述聚離子液體的結構式為：

，

其中n為2-16之間的整數，該聚離子液體首先通過可逆加成-斷裂鏈轉移活性聚合對乙烯基吡啶單體進行均聚得到聚離子液體前體聚乙烯基吡啶，再將其與不同碳鏈的滷代烷進行反應製得聚離子液體化學傳感器。

本發明所述的基於聚離子液體化學傳感器高效專一識別胺基酸受體的方法，其特徵在於具體步驟為：

（1）將聚離子液體和特定種類胺基酸分別置於不同的容器中，再分別加入牛血清並充分溶解後配製成聚離子液體標準溶液和不同濃度梯度的特定種類胺基酸標準溶液，然後分別移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml不同濃度梯度的特定種類胺基酸標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並拍照記錄不同濃度特定種類胺基酸對應不同顏色的圖片數據；

（2）將直接移取的2ml待測特定種類胺基酸的牛血清溶液與0.5ml聚離子液體標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並與上述拍照記錄的圖片數據進行比對以確定待測特定種類胺基酸的牛血清溶液中特定種類胺基酸的濃度；

所述聚離子液體的結構式為：

，

其中n為2-16之間的整數，該聚離子液體首先通過可逆加成-斷裂鏈轉移活性聚合對乙烯基吡啶單體進行均聚得到聚離子液體前體聚乙烯基吡啶，再將其與不同碳鏈的滷代烷進行反應製得聚離子液體化學傳感器。

進一步優選，所述聚離子液體化學傳感器的具體合成過程為：

（1）聚離子液體化學傳感器前體聚乙烯基吡啶的製備，將乙烯基吡啶單體、鏈轉移劑二硫酯類化合物、引發劑偶氮二異丁腈和n,n-二甲基甲醯胺置於反應容器中完全溶解後密封，採用凍融五次法去除反應體系中的氧氣，將反應容器置於油浴鍋中於60℃攪拌反應24h，反應結束後，在乙醚中沉澱，離心，將固體用乙醇溶解，再在乙醚中沉澱，沉澱多次直到單體完全除盡，然後於40℃乾燥48h製得淺粉色固體產物聚乙烯基吡啶；

（2）聚離子液體化學傳感器的製備，將聚乙烯基吡啶加入到反應容器中，用氯仿將其分散溶解，超聲分散5-30min後，將10倍於乙烯基吡啶單體摩爾量的不同碳鏈的滷代烷加入到聚乙烯基吡啶的三氯甲烷溶液中，於60℃反應48h，反應完全後用冷的石油醚沉澱，沉澱物用乙醇重新溶解再用石油醚沉澱，洗滌三次後過濾，最後於40℃真空乾燥製得不同碳鏈的聚離子液體化學傳感器。

進一步優選，步驟（1）中所述乙烯基吡啶單體、鏈轉移劑二硫酯類化合物和引發劑偶氮二異丁腈的投料摩爾比為100-300:1:0.25，乙烯基吡啶單體與n,n-二甲基甲醯胺的投料配比為6-18mmol:5ml，所述鏈轉移劑二硫酯類化合物為二硫代苯甲酸異丙苯酯。

進一步優選，所述聚離子液體化學傳感器的具體合成路線為：

。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、本發明中合成的聚離子液體化學傳感器具有很好的水溶性，可以在水或乙醇等環境友好型溶劑中直接進行胺基酸的檢測；

2、本發明的檢測方法簡單高效，無需藉助其它工具即實現可視化檢測，並且具有很高的靈敏度；

3、本發明驗證了基於聚離子液體化學傳感器在牛血清中胺基酸的識別作用，為進一步在生物方面的研究和應用提供了廣闊的空間。

具體實施方式

以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本發明上述內容實現的技術均屬於本發明的範圍。

實施例1

聚離子液體化學傳感器前體聚乙烯基吡啶的製備

依次稱取乙烯基吡啶單體（0.6308g，6mmol）、鏈轉移劑二硫代苯甲酸異丙苯酯（16.28mg，0.06mmol）﹑引發劑偶氮二異丁腈（2mg，0.015mmol）和5mln,n-二甲基甲醯胺置於反應瓶中完全溶解後密封，採用凍融五次法去除反應體系中的氧氣，將反應瓶放在油浴鍋中於60℃攪拌反應24h，反應結束後，在乙醚中沉澱，離心，將固體用最少量的乙醇溶解，再在乙醚中沉澱，沉澱多次直到單體完全除盡，然後於40℃乾燥48h得到淺粉色固體產物聚乙烯基吡啶。

實施例2

聚離子液體化學傳感器前體聚乙烯基吡啶的製備

依次稱取乙烯基吡啶單體（1.2616g，12mmol）、鏈轉移劑二硫代苯甲酸異丙苯酯（16.28mg，0.06mmol）﹑引發劑偶氮二異丁腈（2mg，0.015mmol）和5mln,n-二甲基甲醯胺置於反應瓶中完全溶解後密封，採用凍融五次法去除反應體系中的氧氣，將反應瓶放在油浴鍋中於60℃攪拌反應24h，反應結束後，在乙醚中沉澱，離心，將固體用最少量的乙醇溶解，再在乙醚中沉澱，沉澱多次直到單體完全除盡，然後於40℃乾燥48h得到淺粉色固體產物聚乙烯基吡啶。

實施例3

聚離子液體化學傳感器前體聚乙烯基吡啶的製備

依次稱取乙烯基吡啶單體（1.8924g，18mmol）、鏈轉移劑二硫代苯甲酸異丙苯酯（16.28mg，0.06mmol）﹑引發劑偶氮二異丁腈（2mg，0.015mmol）和5mln,n-二甲基甲醯胺置於反應瓶中完全溶解後密封，採用凍融五次法去除反應體系中的氧氣，將反應瓶放在油浴鍋中於60℃攪拌反應24h，反應結束後，在乙醚中沉澱，離心，將固體用最少量的乙醇溶解，再在乙醚中沉澱，沉澱多次直到單體完全除盡，然後於40℃乾燥48h得到淺粉色固體產物聚乙烯基吡啶。

實施例4

聚離子液體化學傳感器的製備

稱取一定量實施例1製備的聚乙烯基吡啶加入到反應瓶中，用氯仿將其分散溶解，超聲分散5-30min後，將10倍於乙烯基吡啶單體摩爾量的正溴乙烷加入到聚乙烯基吡啶的三氯甲烷溶液中，於60℃反應48h，反應後用冷的石油醚沉澱，沉澱物用乙醇重新溶解再用石油醚沉澱，洗滌三次後過濾，最後於40℃真空乾燥製得聚離子液體化學傳感器。

實施例5

聚離子液體化學傳感器的製備

稱取一定量實施例1製備的聚乙烯基吡啶加入到反應瓶中，用氯仿將其分散溶解，超聲分散5-30min後，將10倍於乙烯基吡啶單體摩爾量的正氯丁烷加入到聚乙烯吡啶的三氯甲烷溶液中，於60℃反應48h，反應後用冷的石油醚沉澱，沉澱物用乙醇重新溶解再用石油醚沉澱，洗滌三次後過濾，最後於40℃真空乾燥製得聚離子液體化學傳感器。

實施例6

聚離子液體化學傳感器的製備

稱取一定量實施例1製備的聚乙烯基吡啶加入到反應瓶中，用氯仿將其分散溶解，超聲分散5-30min後，將10倍於乙烯基吡啶單體摩爾量的正碘辛烷加入到聚乙烯基吡啶的三氯甲烷溶液中，於60℃反應48h，反應後用冷的石油醚沉澱，沉澱物用乙醇重新溶解再用石油醚沉澱，洗滌三次後過濾，最後於40℃真空乾燥製得聚離子液體化學傳感器。

實施例7

基於聚離子液體化學傳感器在乙醇中識別胺基酸受體

依次稱取實施例4製備的聚離子液體和七種不同種類的胺基酸於容量瓶中，再分別加入乙醇並充分溶解後配製成聚離子液體標準溶液和七種不同種類的胺基酸標準溶液，然後分別移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml七種不同種類的胺基酸標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並拍照記錄七種不同種類胺基酸對應不同顏色的圖片數據，同時通過紫外可見分光光度計檢測驗證。

將待測胺基酸置於容器中，再加入乙醇並充分溶解後配製成待測胺基酸溶液，移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml待測胺基酸溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並與上述拍照記錄的圖片數據進行比對以確定待測胺基酸的種類。

實施例8

基於聚離子液體化學傳感器在水中識別胺基酸受體

依次稱取實施例4製備的聚離子液體和七種不同種類的胺基酸於容量瓶中，再分別加入水並充分溶解後配製成聚離子液體標準溶液和七種不同種類的胺基酸標準溶液，然後分別移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml七種不同種類的胺基酸標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並拍照記錄七種不同種類胺基酸對應不同顏色的圖片數據，同時通過紫外可見分光光度計檢測驗證。

將待測胺基酸置於容器中，再加入水並充分溶解後配製成待測胺基酸溶液，移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml待測胺基酸溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並與上述拍照記錄的圖片數據進行比對以確定待測胺基酸的種類。

實施例9

基於聚離子液體化學傳感器在牛血清中識別胺基酸受體

依次稱取實施例4製備的聚離子液體和精氨酸、賴氨酸、組氨酸於容量瓶中，再分別加入牛血清並充分溶解後配製成聚離子液體標準溶液和不同種類的胺基酸標準溶液，分別移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml不同種類的胺基酸標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並拍照記錄不同種類胺基酸對應不同顏色的圖片數據。

將直接移取的2ml待測胺基酸的牛血清溶液與0.5ml聚離子液體標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並與上述拍照記錄的圖片數據進行比對以確定待測胺基酸的種類。

實施例10

基於聚離子液體化學傳感器在牛血清中識別胺基酸受體

依次稱取實施例5製備的聚離子液體和精氨酸於容量瓶中，再分別加入牛血清並充分溶解後配製成聚離子液體標準溶液和不同濃度梯度的精氨酸標準溶液，分別移取0.5ml聚離子液體標準溶液和2ml不同濃度梯度的精氨酸標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並拍照記錄不同濃度梯度精氨酸對應不同顏色的圖片數據，同時通過紫外可見分光光度計檢測驗證。

將直接移取的2ml待測精氨酸的牛血清溶液與0.5ml聚離子液體標準溶液於點滴板進行混合，觀察其顏色變化並與上述拍照記錄的圖片數據進行比對以確定待測精氨酸的牛血清溶液中精氨酸的濃度。

以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特徵及優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的範圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的範圍內。