[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檢測熒光生物傳感器中的應用

有效

• 申請號: 201310042524.2
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103087328A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 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;G01N21/64
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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檢測熒光生物傳感器中的應用，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。

環糊精具有獨特的內疏水、外親水的空腔結構，是熒光生物傳感器檢測的重要載體。將具有光化學探針性能的有機小分子在環糊精的疏水性空腔內進行包絡，可使探針分子在水溶液中實現均勻分散，而且環糊精與適宜尺寸的熒光探針的匹配可增加熒光發射速度常數，減少分子移動自由度，避免去活碰撞，保持適宜的微環境，并保護激發態不與大體積水分子和猝滅劑接觸，可顯著增強熒光探針的熒光強度，更有利于對客體分子的檢測。

將殼聚糖固載環糊精超分子主體應用于熒光傳感器，可將殼聚糖的易成膜、易功能修飾性能以及良好的生物化學性能與環糊精空腔良好的超分子包絡作用相結合，發揮各自優勢，制備出性能優異的熒光生物傳感器。

已有文獻報道了在殼聚糖2-NH₂固載環糊精后，利用環糊精的疏水性空腔包結熒光探針用于傳感器檢測。但對于需要通過組合反應實現熒光檢測的傳感器響應模式來說，上述殼聚糖2-NH₂固載環糊精衍生物的檢測效果將大大降低。如對目前食品、保健品中使用較多的添加劑H₂O₂在進行檢測時，需要利用過氧化氫酶與熒光探針的協同作用實現檢測，通過H₂O₂在過氧化氫酶的催化作用下，分解產生的·OH進一步氧化一定的熒光探針，從而使其熒光強度發生變化而實現檢測。過氧化氫酶容易失活，為了提高其穩定性，需要將其固定在傳感器敏感膜中。但當殼聚糖氨基上固載體積較大的環糊精大環化合物時，將產生較大的位阻，影響在殼聚糖氨基上酶的固定，影響酶與待測物的反應，從而影響檢測效果。因此，目前有關殼聚糖固載環糊精應用于需要通過組合反應實現熒光檢測的傳感器未見報道。

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。對具有此結構的衍生物，可利用殼聚糖骨架上的2-NH₂固定生物酶，利用環糊精的疏水性空腔包結、穩定、增敏熒光探針，將催化分解與熒光響應在同一功能分子上實現，顯著提高響應效果及測試穩定性。

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熒光探針，導致熒光響應性能變差。

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％。但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，限制了其進一步應用。

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，提高衍生物在水和部分有機溶劑中的溶解性能，并進一步利用固載的環糊精疏水性空腔對熒光探針的包結作用，結合殼聚糖2-NH₂固定過氧化氫酶的優異性能，將獲得的殼聚糖6-OH固載環糊精衍生物應用于H₂O₂檢測的熒光生物傳感器，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。

將通過本發明制得的殼聚糖6-OH固載環糊精衍生物中的環糊精疏水性空腔中固載熒光探針，殼聚糖吡喃環的2-NH₂固載過氧化氫酶后，應用于對H₂O₂含量檢測用的熒光生物傳感器。