新型光學傳感器可以確定分子的空間扭曲特性

中佛羅里達大學團隊設計了一種納米結構光學傳感器,該傳感器是世界上首個可以高效地檢測分子“手性”,即分子空間扭曲屬性,定義了其生物化學性質。

確定手性對新藥開發至關重要。

手性分子的意思可以把分子想象成我們的左右手,它們雖然並不完全相同,但它們幾乎不可區分。就好比不管是使用左手還是右手,哪隻手都可以抓握,捏,握拳和張開。但是,當你開始用手拿起筆或者筷子時,就能分辨你是右撇子還是左撇子。這就是手性分子的意思,區別左右手性是很重要的。

而科學家一直以來都在努力確定分子是否具有獨特的左手或右手功能,但因為它們的物理屬性如長度,重量,密度,彈性等似乎是相同的所以難以區分。

新型光學傳感器可以確定分子的空間扭曲特性

UCF的納米科學技術中心副教授Debashis Chanda和博士 學生Abraham Vazquez-Guardado已經找到了一個獨特的方式來做到這一點。就是利用光線與構建分子的特別納米結構之間的相互作用而產生強烈的手性光場,稱為超級手性光。這種納米結構不具有幾何性,但它根據需要產生兩個相反的手性(左或右)。當光線和物質的手徵相匹配時,就像用右手交叉一樣,能夠被成功的識別。因此,這種旋轉光場具有探測和識別任何手性分子,如藥物,蛋白質或DNA。可以這麼說,光場讓科學家看到了“小手”。

Chanda說:“手性檢測對藥物開發行業至關重要,新合成的手性藥物也有雙手鍊,並且在合成過程中始終形成相同的可能性。但是,儘管一條手性鏈構成了藥物中的活性元素,但其相反的手性卻可能會導致毒性或產生有害的副作用。因此,這項技術在藥理學和毒理學中的製藥業和FDA批准過程中起著至關重要的作用。 “

通過能夠在這個層面上檢測手性,科學家將有更好的方法來確定可能導致不良副作用的因素,或者找到可以有益於人體藥物的配方。

在這項初步研究中,UCF團隊表現出的手性分子檢測靈敏度比傳統技術高四倍,而且也沒有繁瑣的步驟和眾多的樣品製備。

新型光學傳感器可以確定分子的空間扭曲特性

Chanda補充道,光學元件的手性傳感器的特點在於低成本和大面積納米壓印技術,在未來會極大地有益於藥物設計和蛋白質構象鑑定,這對於治療和理解幾種疑難雜症至關重要。

據悉。美國國家航空航天局的諾斯羅普·格魯曼公司和DARPA已經正式開始資助這項研究。


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