金纳米棒用于手性分子快速检测

2016-06-14
研发部

                                     金纳米棒检测对映体示意图

  对映体具有相同的物理性质(如熔点,沸点,溶解度,折射率,酸性,密度等),热力学性质(如自由能,焓、熵等)和化学性质。除非在手性环境(如手性试剂,手性溶剂)中才表现出差异。对映体对偏振光的作用不同,它们的比旋光度数值相同,但方向相反。等量的左旋体与右旋体的混合物构成外消旋体。从对映体中分离出单纯一个光学异构体的方法称拆解。最普通的拆解方法是将消旋体与光学活性相反的离子(称拆解剂)作用生成非对映体。

       快速、准确的识别对映体在疾病诊断、药物筛选以及手性催化等领域有着重要的意义。由于对映体具有几乎相同的物理化学性质,因此,其精确测定往往依赖于预分离技术,这不仅需要昂贵的仪器,还非常耗时。荧光技术为我们提供了一种了快速、实时、高灵敏的分析手段。利用荧光法测定对映体引起了分析化学家的研究兴趣。理论上说,有两种方案可实现对映体的直接测定(无须预分离):一是专属探针,二是混合探针。然而,前者的实现难度很大;对于后者,探针的混合不可避免的造成测定干扰。因此,一个富有挑战性的课题是:能否利用非专属、非混合的探针实现对映体的精确测定?

       安徽师范大学夏云生课题组发展了一种新的定量策略,成功的解决了这一难题。该设计分别以L-半胱氨酸、D-半胱氨酸修饰的量子点(L-QDs、D-QDs)为能量供体,以金纳米棒(GNRs)为能量受体,组成两个荧光共振能量转移对(FRET)。实验表明,引入微量的半胱氨酸能够形成(量子点-金纳米棒)自组装体,进而引发从量子点到金纳米棒的荧光共振能量转移,使量子点荧光猝灭。进一步的研究发现,形成自组装体以及能量转移效率依赖于加入半胱氨酸的浓度和构型。密度泛函计算结果表明,由于半胱氨酸形成二聚体的结合能不同导致上述差异。即:相对于同手性(L-和L-、D-和D-半胱氨酸)的相互作用,异手性(L-和D-半胱氨酸)更有利于形成二聚体。显然,后者将引发更大的发光效率。他们通过综合分析两个FRET系统的荧光响应数据,即首先根据在两个非混合FRET系统中荧光响应信号的斜率之比,得到分析物的组分;然后,结合组分和荧光强度值可进一步确定两个对映体的浓度。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司