[發明專利]一種基于單分子電學檢測的手性識別方法

有效

• 申請號: 201811096876.5
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109342510B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 洪文晶;盛詩琪;譚志冰;師佳;李瑞豪
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發明公開了一種基于單分子電學檢測的手性識別方法，基于單個分子電導對結構非常敏感的特點，利用STM?BJ技術檢測手性探針分子與不同手性氨基醇分子特異性組裝后的電導變化來實現手性識別。本發明不僅能夠對手性對映體組成進行實時監控，具有高靈敏度，并且其分辨率可以達到單分子級別，在手性探針分子的合成方法上也能夠得到大量的簡化，操作簡便的優點更是其亮點所在。且在單分子層面研究手性識別，能幫助理解手性識別的本質，進而為控制異構體的組成、利用其更精準的檢測出手性對映體的e.e.值奠定基礎。

技術領域

本發明屬于單分子電學測量技術領域，具體涉及一種基于單分子電學檢測的手性識別方法。

背景技術

手性(Chirality)是自然界的基本屬性，也是生命體系最重要的屬性之一。與鏡像對稱而不能完全重合的現象稱為手性。手性分子是指存在手性對映異構體的分子，其對映異構體通常被標記為D型、L型或S型、R型。構成生命體的三大基礎物質，蛋白質、核酸和糖都是由具有手性的結構單元組成，如組成蛋白質的氨基酸除少數氨基酸外，大多為L型氨基酸；組成多糖和核酸的天然單糖大都為D型。因此生物體內的生化反應、生理反應大多表現出高度的立體特異性。研究發現，藥物作用靶點結構上具有高度立體異構性，手性藥物的不同立體異構體與靶點的作用的不同將產生不同的藥理學活性，導致藥物的不同手性構型之間存在巨大差異。因此，有機分子的手性識別不僅有助于人們對手性分子認識的深入和完善，理解生命過程本質，而且對于生物傳感器的發展，新藥的研發及材料科學研究都具有重要的推動作用。

目前主要的手性識別方法有色譜法、光譜法、電化學傳感等，這些方法大多存在測試儀器大型、操作繁瑣、成本昂貴、識別范圍窄、靈敏度低等缺陷。基于此，發明一種簡便、快捷、具有高靈敏度手性識別技術具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種基于單分子電學檢測的手性識別方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于單分子電學檢測的手性識別方法，基于掃描隧道裂結技術STM-BJ，包括如下步驟：

(1)通過測量金屬針尖與表面鍍有金屬的基底之間的隧道電流來確定金屬針尖與表面鍍有金屬的基底之間的距離，利用驅動壓電陶瓷來精準控制金屬針尖逼近表面鍍有金屬的基底表面直至二者發生碰撞，并擠壓形成接觸，當達到預設接觸電導值時，金屬針尖被反向提起，由于金屬針尖和表面鍍有金屬的基底的金屬材質的延展性，接觸區域將會逐漸縮小，最終經歷一個單原子點接觸構型，繼續提起金屬針尖，則該單原子點接觸斷裂，直到形成與待測探針分子相匹配的納米間隔；上述預設接觸電導值為10^0.5G₀，G₀為量子電導，等于2e²/h；

(2)利用液相中的含有待識別手性分子的主-客體作用二聚體兩端的錨定基團與金屬針尖及表面鍍有金屬的基底分別相互作用并連結，形成金屬/主-客體作用二聚體/金屬形式的分子結，并與外界測量回路電連接，監測其電導信號；

(3)繼續提起金屬針尖至上述分子結斷裂，電導突降到預設電導下限，則金屬針尖反向向表面鍍有金屬的基底方向移動，此時反饋到外界測量儀器上的電導信號即為主-客體作用二聚體連接在金屬針尖與表面鍍有金屬的基底之間的電信號，且能夠在電導-距離單條曲線中體現出明顯的臺階；

(4)重復步驟(1)至(3)，獲取大量的分子結的導電信息數據，對該導電信息數據進行柱狀圖統計，獲得具有高斯分布的電導統計分析，據此實現對主-客體作用二聚體中與探針分子作用的待識別手性分子的識別。

在本發明的一個優選實施方案中，所述預設電導下限為10^-6G₀～10^-9G₀。