[發明專利]殼聚糖6-OH固載環糊精衍生物的制備方法及其在H2O2檢測電化學傳感器膜材料中的應用

有效

• 申請號: 201310040957.4
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103102491A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陳煜;葉彥春;李偉萍;郭燕文
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08B37/08;C08B37/16;G01N27/333
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技術領域

本發明涉及一種殼聚糖6-OH固載環糊精衍生物的制備方法及其在H₂O₂檢測電化學傳感器膜材料中的應用，屬于高分子材料的制備與改性領域。

背景技術

殼聚糖由于其來源豐富，價格低廉，易于化學修飾，可與酶結合，具有良好的成膜性、生物相容性、生物可降解性、滲透性、親水性、機械強度等優異性能，在生物傳感器用功能膜材料中具有重要的應用價值。

目前文獻報道的通過殼聚糖構筑傳感器膜的文獻報道中，主要是通過殼聚糖的2-NH₂實現對酶的固定作用，通過電活性物質（電子媒介體）與膜的摻雜促進電極與酶之間電子的傳遞。但摻雜一方面影響膜結構均勻性及催化反應的穩定性，同時電子媒介體在膜中的穩定性也不好，膜的使用壽命受到顯著影響。

與殼聚糖相比，以環糊精的疏水性空腔包絡有機電子媒介體，促進酶反應中心的電子轉移到電極表面，既避免了電子媒介體的流失又保證了電子媒介體有充分的流動性，使傳感器具有較高的靈敏度和較好的穩定性。但環糊精本身無法成膜，為使環糊精在傳感器電極表面均勻分散，主要是通過其與PVC、PVA、PDMS、PU等通過共混的方式成膜。由于環糊精結構相對較穩定，較難引入膜內，或者在膜內難以控制其位置，使得制得的膜的均勻性和穩定性較差。

將環糊精在殼聚糖的分子鏈上通過化學方法進行固載，可將殼聚糖的易成膜，易在電極表面固定，可固載酶，易修飾等性能與環糊精空腔良好的包合作用相結合，發揮各自優勢，制備出性能優異的傳感器用功能膜材料。

但目前制備的殼聚糖固載環糊精衍生物中，環糊精主要固載在殼聚糖較易于改性的2-NH₂上。對于傳感器用功能膜材料而言，若在殼聚糖2-NH₂上固載體積較大的環糊精大環化合物，將產生較大的位阻，影響在殼聚糖2-NH₂上酶的固定，并使2-NH₂通過交聯作用與電極表面結合的位點減少，破壞殼聚糖衍生電極膜材料的固載穩定性和均勻性。

在殼聚糖的6-OH定位取代環糊精，同時保留其2-NH₂，可制得性能優異的殼聚糖固載環糊精衍生物，但目前文獻所報道的固載方法均存在一定的缺陷，環糊精的固載效率不高，均小于50μmol·g^-1。環糊精固載率較低時，固載的疏水性空腔難以包埋足夠的電子媒介體，導致電子媒介體的傳遞效果變差。

專利CN201110441171.4提出了一種通過點擊化學反應制備具有高固載率的殼聚糖6-OH定位固載環糊精衍生物的制備方法。該方法的反應方程式為：

采用該方法制備的產物的環糊精固載率可達到210μmol·g^-1以上，殼聚糖2-NH₂具有較好的保留，保留程度可達到95%，上述性能使該產品在以酶催化作用配合電化學檢測的酶基生物傳感器中具有良好的應用前景；然而采用該方法制備的衍生物在水中的溶解性能有限，在有機溶劑中很難溶解，限制了其在該領域的應用。

發明內容

本發明的目的是通過對具有高固載率的殼聚糖6-OH定位固載環糊精衍生物的制備方法進行改進，提高該衍生物在水和部分有機溶劑中的溶解性能，進一步地，利用固載的環糊精疏水性空腔對電子媒介體的包結作用，結合殼聚糖2-NH₂固定過氧化氫酶的優異性能，將殼聚糖6-OH定位固載環糊精衍生物應用于H₂O₂檢測的電化學傳感器膜材料中，實現對H₂O₂的穩定、快速、高效檢測。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明以鄰苯二甲酸酐保護殼聚糖2-NH₂，通過點擊化學反應在其6-OH位置固載環糊精后，再以水合肼脫除殼聚糖2-NH₂的保護，制得在水和部分有機溶劑中具有良好溶解性的，具有高固載率的殼聚糖6-OH定位固載環糊精衍生物。

將本發明制得的殼聚糖6-OH固載環糊精衍生物的環糊精疏水性空腔中固載電子媒介體，殼聚糖吡喃環的2-NH₂固載過氧化氫酶后，修飾在玻碳電極的表面，形成可適合于對H₂O₂含量檢測用的電化學生物傳感器膜材料。

一、本發明的一種殼聚糖6-OH固載環糊精衍生物的制備方法，其具體制備步驟為：