新型光学传感器可以确定分子的空间扭曲特性

中佛罗里达大学团队设计了一种纳米结构光学传感器,该传感器是世界上首个可以高效地检测分子“手性”,即分子空间扭曲属性,定义了其生物化学性质。

确定手性对新药开发至关重要。

手性分子的意思可以把分子想象成我们的左右手,它们虽然并不完全相同,但它们几乎不可区分。就好比不管是使用左手还是右手,哪只手都可以抓握,捏,握拳和张开。但是,当你开始用手拿起笔或者筷子时,就能分辨你是右撇子还是左撇子。这就是手性分子的意思,区别左右手性是很重要的。

而科学家一直以来都在努力确定分子是否具有独特的左手或右手功能,但因为它们的物理属性如长度,重量,密度,弹性等似乎是相同的所以难以区分。

UCF的纳米科学技术中心副教授Debashis Chanda和博士 学生Abraham Vazquez-Guardado已经找到了一个独特的方式来做到这一点。就是利用光线与构建分子的特别纳米结构之间的相互作用而产生强烈的手性光场,称为超级手性光。这种纳米结构不具有几何性,但它根据需要产生两个相反的手性(左或右)。当光线和物质的手征相匹配时,就像用右手交叉一样,能够被成功的识别。因此,这种旋转光场具有探测和识别任何手性分子,如药物,蛋白质或DNA。可以这么说,光场让科学家看到了“小手”。

Chanda说:“手性检测对药物开发行业至关重要,新合成的手性药物也有双手链,并且在合成过程中始终形成相同的可能性。但是,尽管一条手性链构成了药物中的活性元素,但其相反的手性却可能会导致毒性或产生有害的副作用。因此,这项技术在药理学和毒理学中的制药业和FDA批准过程中起着至关重要的作用。 “

通过能够在这个层面上检测手性,科学家将有更好的方法来确定可能导致不良副作用的因素,或者找到可以有益于人体药物的配方。

在这项初步研究中,UCF团队表现出的手性分子检测灵敏度比传统技术高四倍,而且也没有繁琐的步骤和众多的样品制备。

Chanda补充道,光学元件的手性传感器的特点在于低成本和大面积纳米压印技术,在未来会极大地有益于药物设计和蛋白质构象鉴定,这对于治疗和理解几种疑难杂症至关重要。

据悉。美国国家航空航天局的诺斯罗普·格鲁曼公司和DARPA已经正式开始资助这项研究。

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