[发明专利]一种基于聚多巴胺纳米通道分离氨基酸对映异构体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域和纳米技术领域，具体地说，是一种基于纳米通道膜材料上的制备及手性分子的分离技术。

背景技术

纳米通道指孔径在0.1～100nm的孔或管道结构。纳米通道因其独特的小尺寸，物理化学性质，在材料物理、化学、生物医学等方面的应用表现出高度的优越性。

聚多巴胺在生物应用领域显示出许多优点，例如：低表面能，较强的亲水性，表面易于功能化，巨大的内部空腔可以作为药物的载体，低细胞毒性以及易于分散。在纳米通道上组装上聚多巴胺后，可以在其表面修饰不同的官能团，这种多功能的聚多巴胺纳米通道可应用于生物分子的分离和药物的传输。

手性是自然界的一种普遍现象，构成生物体的基本物质单位如氨基酸、糖类、蛋白质、核酸等都是手性分子。手性分子是具有对映异构体的外消旋混合物，它们在结构上、物理化学性质上极其相似，但是在药力、毒性方面却存在很大的差异。氨基酸是组成蛋白质的基本单元，是人类和动物生命活动重要物质。氨基酸是具有L型和D型的外消旋体，两者在人体内的活性差异很大，因此研究新的对映体氨基酸的拆分方法对人类健康，社会发展具有很深远的意义。常见的对映体氨基酸拆分方法主要有化学拆分法、膜拆分法、色谱拆分法等。以纳米通道对其进行分离的研究还较少。

目前常见的对映体氨基酸拆分方法主要有化学拆分法、膜拆分法、高效毛细管电泳(HPCE)法、高效液相色谱(HPIC)法、薄层色谱(TLC)法和气相色谱(GC)法等。纳米通道对其分离研究还较少，因此，发展基于纳米通道的多通道手性传感检测技术是非常有意义的。氨基酸对映体在色谱分离前通常需要进行衍生化。然而，这些方法检测复杂、费时，仪器不易携带，在连续监测及现场测定中受到限制。

快速准确而有效的分离、分析氨基酸对映体组分在当代药物化学、农业化学、食品化学和生物化学等领域的研究中具有非常重要的意义，对于进一步了解生命活动的本质也具有重要的意义。

本发明基于聚多巴胺纳米通道膜技术，将纳米通道技术与对映体拆分结合，实现对苯丙氨酸对映异构体的分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备聚多巴胺纳米通道的技术与方法以及将功能化的聚多巴胺纳米通道用于苯丙氨酸对映体的分离，提供手性物质分离的新方法。

本发明的技术方案为：

以聚碳酸酯膜为基膜，采用自组装方法制备聚多巴胺纳米通道膜，将壳聚糖自组装至聚多巴胺纳米通道孔壁上，形成表面具有手性位点选择性的功能化纳米通道，L-苯丙氨酸更容易通过修饰后的纳米通道。利用D-,L-苯丙氨酸在修饰的纳米通道膜内迁移速度的不同实现手性D-,L-苯丙氨酸的初步分离。

具体为：

一种基于聚多巴胺纳米通道分离氨基酸对映异构体的方法，包括以下步骤：

（2）聚多巴胺纳米通道膜的制备：

PC膜在无水甲醇中洗去基膜上吸附的杂质，放入多巴胺Tris溶液中，60℃恒温水浴振荡2-4小时，清洗并干燥，得聚多巴胺纳米通道阵列膜；20mg/ml，(pH=8.5)，转速90转/分，温度60℃；

（2）壳聚糖的修饰：

所得聚多巴胺纳米通道膜在戊二醛和HCl混合溶液中浸泡5-7小时，取出并清洗干净后在壳聚糖溶液中浸泡20-24小时，冲洗干净；上述过程在4℃下进行；

（3）苯丙氨酸对映体分离：

将壳聚糖修饰的聚多巴胺纳米通道膜置于U形池的进样池和透过池之间，在进样池中加入含D/L-苯丙氨酸的缓冲液，在透过池中加入不含D/L-苯丙氨酸的PBS缓冲液，进行苯丙氨酸对映体分离。

本发明制备的纳米通道孔壁上通过戊二醛交联的壳聚糖具有双螺旋结构和手性位点，对D-苯丙氨酸结合能力远大于对L-苯丙氨酸结合能力，可以利用纳米通道优异的分离能力手性分离DL-苯丙氨酸。

本发明的方法分离苯丙氨酸对映体，装置简单，操作简便易行，易于放大，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为手性分离苯丙氨酸对映体的实验装置示意图。

图2为内径为50nm的PC膜(A)和以50nm的PC膜为基底的沉积多巴胺9h后得到的聚多巴胺纳米通道膜（B）场效应扫描电镜（FESEM）图。

图3为苯丙氨酸对映体在聚多巴胺纳米通道膜的迁移分离特性，图3A为10^-4mol/L苯丙氨酸对映体在修饰前的纳米通道内的迁移量随时间变化；图3B为10^-4mol/L苯丙氨酸对映体在聚多巴胺修饰的纳米通道中迁移图，实验得到分离度为3.68。