InfoMat:提高手性分子检测灵敏度的新方法

市场上超过80%的药物是具有手性的,即以一对手性对映体的分子形式存在。通常其中一种手性对映体分子有药效、而另一种无药效甚至有致命的副作用。因此,区分对映体的分子构型是现代化学至关重要的科学问题。人们通常使用圆二色光谱表征手性分子的光学活性(即分子对左、右手性螺旋偏振光的不同吸收),在某个波长下如果其中一种手性对映体的光学活性为正值,那么另一种则为负值。因此圆二色光谱被普遍应用于区分分子对映体。但是圆二色光谱使用的是紫外-可见光进行光学活性表征,被检测的分子远小于紫外-可见光的波长,因此手性分子的光学活性很弱而无法灵敏区分分子对映体。

香港浸会大学物理系黄陟峰教授的科研团队在InfoMat上发表的题为“Chiral Nanoparticle-induced Amplification in Optical Activity of Molecules with Chiral Centers”的文章中,报道使用“大倾斜角物理气相沉积”技术制备银手性纳米颗粒,其表面呈现原子尺度的手性晶格。将手性核黄素磷酸钠覆盖在颗粒表面成膜,实现了约80倍的光学活性增强,为灵敏检测手性分子提供了新方法。

核黄素磷酸钠是细胞生长代谢所必需的维生素之一。追踪检测被核黄素磷酸钠标记的癌细胞和激活内皮细胞有助于癌症诊断和治疗,因此提高其检测灵敏度是非常必要的。另外,核黄素磷酸钠含有三个碳手性中心,在生物体系手性分子中非常具有代表性。研究发现当核黄素磷酸钠在银手性纳米颗粒表面形成多分子层的薄膜,主要由于分子的无定形堆积引起其深紫外区(光波长200–300 nm)的单分子平均光学活性信号增强一个数量级,同时手性分子与银表面的手性晶格相互作用使得光学活性增强了约4倍。这项工作使用金属手性纳米颗粒实现了对含有多碳手性中心的生物分子的光学活性增强,为灵敏检测生物手性分子、疾病诊断等相关技术的发展提供了新的实验方法。

该工作发表在InfoMat(DOI: 10.1002/inf2.12091)上。

个人或团队简介:黄陟峰博士为香港浸会大学物理系副教授,“金卫医疗神经再生研究中心”副主任,香港青年科学院院士。黄教授的科研团队致力于制备无机纳米结构阵列,用于研究手性纳米材料、手性等离子体效应、表面增强手性光谱、不对称(光、电)催化、光电检测和转化等领域。并研发新型纳米医疗器械,用于促进干细胞定向分化,创办了孵化公司“迈踏生物科技有限公司”。该技术获得美国和大陆专利,获得第46届日内瓦国际发明展览的裁判特别嘉许金奖,并获得2019 TechConnect Innovation Award。