铂掺杂L-缬氨酸聚合膜对普萘洛尔的识别研究

陈 翠,李 洋,傅英姿

(西南大学化学化工学院,重庆400715)

铂掺杂L-缬氨酸聚合膜对普萘洛尔的识别研究

陈 翠,李 洋,傅英姿*

(西南大学化学化工学院,重庆400715)

该文将氯铂酸与L-缬氨酸按一定比例混合，通过循环伏安法在玻碳电极表面电沉积形成铂掺杂L-缬氨酸聚合膜，“一步”构建一个简单的手性传感平台，以普萘洛尔自身为氧化还原探针，采用差分脉冲伏安法研究了该手性传感平台与普萘洛尔对映异构体之间的相互作用。结果表明：该传感平台与普萘洛尔产生相互作用，并与R-普萘洛尔作用更强，能成功用于普萘洛尔的电化学识别。

手性表面;普萘洛尔;电化学;手性识别

0 引言

普萘洛尔(propranolol,PRO)，是一种β-肾上腺素受体拮抗剂，在临床上常常用于心绞痛、心律失调、高血压以及甲状腺功能亢进等症状的治疗，但是严重心功能不全、窦性心动过缓，或者重度房室传导阻滞和支气管哮喘等患者禁止使用。它的两种对映异构体药效差别很大，S-PRO的活性比R-PRO高100倍[1]，因此单独服用S-PRO比服用R-PRO或者普萘洛尔的外消旋体的治疗效果更好。目前，已经有许多方法对普萘洛尔对映体进行检测和识别，包括液相色谱技术[2]、毛细管电泳技术[3]、拉曼散射[4]和室温磷光[5]等方法，但这些技术的成本高，操作复杂，对测试样品的要求也比较高，因此发展一个简单、灵敏的手性识别PRO对映体的方法仍然十分重要。

氨基酸具有氨基和羧基，能通过电聚合的方式修饰在电极表面上，使得聚合物的表面高度有序并且具有手性，其特有的α-螺旋结构能与手性物质的对映异构体之间产生不同的作用，从而达到识别目的。聚合氨基酸表面稳定且易于控制，这种手性表面用于手性氨基酸和药物的分离已见报道[6-9]。纳米铂是继纳米金、纳米银之后发展起来的一种金属纳米材料，具有较高的电子密度、较好的介电特性和良好的催化作用，能提高表面的电子传输速率、增强检测信号。将氯铂酸与L-缬氨酸按一定比例混合，在特定的电势范围内，在玻碳电极表面沉积得到铂掺杂L-缬氨酸聚合膜修饰玻碳电极(Pt-PLV/GCE)。

实验将氯铂酸与L-缬氨酸按一定比例混合，采用“一步法”通过循环伏安法在玻碳电极表面电沉积形成铂掺杂L-缬氨酸聚合膜，构建了一个简单的手性感应平台，用于对普萘洛尔的电化学识别。以普萘洛尔自身为氧化还原探针，采用差分脉冲伏安法研究该手性表面与普萘洛尔对映异构体之间的作用，并比较了不同界面对识别普萘洛尔的影响。该传感平台构建简单、成本低、灵敏度高、耗时少，有望在以后传感器的设计中得到更多的应用。

1 实验部分

1.1 实验试剂和材料

R-(S-)普萘洛尔盐酸盐(R-(S-)-PRO,＞98%)购于Sigma公司(St．louis，MO，美国)，L-缬氨酸(LVal,＞98%)购自梯希爱化成工业发展有限公司(上海，中国)，氯铂酸六水合物(铂含量37．5%)购于阿拉丁试剂公司(上海，中国)，硝酸(HNO3,69．2%)、硝酸钾购自化学试剂公司(重庆，中国)。含有0．1 mol/L氯化钾的 0．1 mol/L磷酸缓冲液(PBS, pH7．0)作为实验支持溶液，不同浓度、不同pH值的S-PRO和R-PRO由对应pH的PBS配制。其它化学试剂均为分析纯，无需二次处理即可直接使用，所有实验用水均为二次蒸馏水。

1.2 仪器

循环伏安法 (CV)测试以及差分脉冲伏安法(DPV)均在CHI 440A电化学工作站(上海辰华，中国)上进行，标准的三电极体系由铂丝电极作为对电极，裸玻碳电极或者修饰的玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极组成。所有实验均在室温下进行(25．0±0．5）℃。

1.3 玻碳电极的预处理

玻碳电极 (Φ=4．00 mm)连续用1．0，0．3和0．05 μm的Al2O3抛光粉抛光后用二次蒸馏水冲洗干净，接着分别在二次蒸馏水、乙醇、二次蒸馏水中按先后顺序超声清洗5 min，完全冲洗干净之后，将玻碳电极浸入1 mol/L的硫酸中循环伏安扫描15圈(电位范围为-0．275～1．675 V，扫速为0．1 V/s)进行活化，拿出后洗净晾干，备用。

1.4 手性表面的构建

用经预处理好的玻碳电极作为工作电极，甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂丝电极作为对电极，组成三电极体系，在新鲜配制的聚合液(含有2．5×10-3mol/L氯铂酸、1．25×10-3mol/L L-缬氨酸、0．135 mol/L硝酸和0．35 mol/L硝酸钾)中静置10 s，在-0．9～2．2 V的电位范围进行循环伏安扫描8圈(扫速为0．18 V/s)，一步共聚制得铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜修饰的玻碳电极 (记为Pt-PLV/ GCE)，修饰电极制成后取出用二次蒸馏水冲洗干净，室温下晾干备用。图1给出了手性纳米复合表面的逐步构建过程。

图1 手性表面的构建Fig．1 The fabrication of chiral interface

1.5 电化学测试

手性表面的电化学特性测试在 5.0×10-3mol/L的[Fe(CN)6]4-/3-(含有0.1 mol/L氯化钾，pH= 7.0的0.1 mol/L磷酸缓冲液作为支持电解质)中进行。循环伏安测试中，除特别说明，扫速均为0.1 V/s、扫描范围为-0.2~0.6 V。差分脉冲伏安测试(DPV)中扫描范围为0.7~1.5 V，脉冲周期设定为0.5 s，所有试验均在室温下进行。

2 结果与讨论

图2 手性表面的电聚合过程Fig.2 The polymerization process of chiral interface

图3 不同电极表面在5.0×10-3mol/L的[Fe(CN)6]4-/3-(pH=7.0)中的循环伏安图：a.裸玻碳电极,b.Pt-PLV/GCEFig.3 Cyclic voltammograms of the different electrodes in 5.0 mmol/L[Fe(CN)6]4-/3-(pH=7.0):a.GCE,b.Pt-PLV/GCE

2.1 手性表面的电化学特性

图2为玻碳电极电聚合过程的循环伏安曲线，在0.25 V附近出现一个峰值，并随着聚合的进行越来越明显。不同修饰表面在5.0×10-3mol/L的[Fe(CN)6]4-/3-(pH=7.0)中的电化学行为如图3所示。[Fe(CN)6]4-/3-在裸玻碳电极表面呈现一对标准的氧化还原峰(曲线a)，峰电流为221.2 μA，而铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜修饰到玻碳电极表面之后，峰电流降低了大概55 μA(RSD=0.95%,曲线b)。

2.2 铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜与PRO对映异构体的选择性作用

采用差分脉冲伏安技术探讨了铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜与PRO对映异构体在0.1 mol/L磷酸缓冲液中的选择性作用。如图4所示，SPRO和R-PRO均在1.1 V左右出现了一个明显的峰，这是由普萘洛尔对映异构体在铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜修饰玻碳电极表面自身的氧化还原得到的。与S-PRO和R-PRO作用的峰电流分别为-19.5 μA (曲线a)和-22.7 μA (曲线b)，PRO对映体之间的电流差 (ΔI)为3.2 μA。表明PRO对映异构体均与铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜发生作用，其中与R-PRO作用的电流响应信号更强，即Pt-PLV/GCE手性表面对PRO对映异构体有选择性识别作用。

图4 Pt-PLV/GCE在含有5×10-3mol/L PRO的0.1 mol/L PBS中的差分脉冲伏安图:a.S-PRO,b.R-PROFig.4 DPVs of Pt-PLV/GCE in 0.1mol/L PBS containing 5 mmol/L S-PRO(a)and R-PRO(b)

2.3 聚合圈数对实验的影响

研究了电聚合圈数对铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜性质的影响。图5给出了聚合圈数与循环伏安电流响应的关系，随着聚合圈数的增加电流信号响应逐渐减小，在8圈之后电流信号趋于稳定，这是因为聚L-缬氨酸在玻碳电极表面会阻碍电子的传输，因此电流逐渐减小，而8圈时铂掺杂L-缬氨酸聚合膜的含量达到饱和。因此，实验

选择铂掺杂L-缬氨酸的聚合圈数为8圈。

图5 聚合圈数的优化图Fig.5 Optimization image of polymerization circle number

3 结论

实验在玻碳电极表面构建了铂掺杂L-缬氨酸手性聚合膜，用于与普萘洛尔对映异构体作用。纳米铂的加入放大了信号，L-缬氨酸作为手性选择剂，Pt-PLV/GCE与S-PRO和R-PRO的相互作用呈现不同的电流响应，可以对普萘洛尔对映异构体进行手性识别。该手性表面的构建简单、耗时少，为以后手性氨基酸的聚合研究提供一定理论支持。

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Chiral recognition of propranolol based on Pt doped L-valine polymer

Chen Cui,Li Yang,Fu Ying-zi*
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest University,Chongqing 400715,China)

In this work,chloroplatinic acid and L-valine(L-val)were mixed by a certain percentage,and then the L-val platinum-doped polymeric films were synthesized on the glassy carbon electrode(GCE)surface with “onestep”strategy,building a simple chiral sensing nanoplatform,and used to electrochemical identify of propranolol enantiomers(R-or S-PRO)successfully.Differential pulse voltammetry(DPV)technique was used to study the effect between this chiral interface and propranolol enantiomers,which propranolol was treated as redox probes.In addition,the recognition was considerably affected by the interface.The results showed that this chiral interface has a stronger interact with R-PRO,and it was efficacious to achieve the selective recognition of propranolol enantiomers.

chiral interface;propranolol;electrochemical;chiral recognition

国家自然科学基金资助项目(21272288)资助

*通信联系人，E-mail:fyzc@swu.edu.cn