| 來自ITMO大學(xué)和都柏林圣三一學(xué)院的科學(xué)家證明天然納米晶體具有固有手性。左、右手性形式生物活性顯著不同，納米晶體溶液中由于左右手性相互抵消而不顯示“旋光性”。
圖1：帶有左、右手性缺陷的左旋與右旋量子點(diǎn)（研究來自：ITMO大學(xué)）
來自俄國國立信息技術(shù)機(jī)械與光學(xué)大學(xué)(ITMO)和愛爾蘭都柏林圣三一學(xué)院的一組科學(xué)家公布了首次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果顯示普通的納米晶體具有固有手性，在正常條件下此手性像兩者成分對半的鏡像混合物那樣。納米晶體這一基本屬性的發(fā)現(xiàn)開拓了納米生物技術(shù)與醫(yī)學(xué)的視野，諸如在靶向藥材中的應(yīng)用。此研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在《納米快報(bào)》上。
ITMO大學(xué)量子納米結(jié)構(gòu)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室和都柏林圣三一學(xué)院的自適應(yīng)納米結(jié)構(gòu)和納米設(shè)備研究中心的研究人員的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，事實(shí)上，標(biāo)準(zhǔn)的納米晶體（硒化鎘量子點(diǎn)和量子棒），組成了一個(gè)具有“左”和“右”手性形式的外消旋（50:50）混合物。到目前為止，手性納米晶體只能通過將特殊的手性配體分子附著在納米晶體表面的方法來人工合成。
在自然界中，從基本粒子到螺旋星系，許多物質(zhì)都具有手性。人體以及其它復(fù)雜生物體，幾乎完全都由手性生物分子組成。重要的是，同一化合物的左、右手性形式的生物活性可能顯著不同。通常只有一種手性形式可以食用或具有所需的治療效果，而其相反手性形式則作用不大。例如，常用的止痛藥布洛芬的分子具有兩個(gè)光學(xué)鏡異構(gòu)體。其中一個(gè)有助于緩解疼痛，而另一個(gè)不但不能減輕疼痛，而且對生物體有毒害作用。
“旋光性”是手性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，取決于納米晶體的手性形式，其可以使偏振光的平面左右轉(zhuǎn)動(dòng)。納米晶體一般溶液的定義中沒有提到任何“旋光性”，總是認(rèn)為是納米晶體明顯不存在手性的結(jié)果。ITMO大學(xué)和圣三一學(xué)院的科學(xué)家通過將納米晶體的左、右手性形式分開，得到了相反結(jié)論。
“一個(gè)外消旋（50:50）納米晶體混合物包含‘左’和‘右’兩種，同時(shí)其偏振平面以相反的方向旋轉(zhuǎn)，因此兩者相互抵消，這就可以解釋納米晶體溶液中為什么不顯示旋光性了”，量子納米結(jié)構(gòu)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究員Maria Mukuina說。“我們可以認(rèn)為納米晶體的手性是由其正常合成過程中天然存在的手性缺陷引起的。”
為了將不同手性的納米晶體分開，并捕獲其固有手性的表現(xiàn)形式，科學(xué)家研發(fā)出一種技術(shù)，此技術(shù)可以在許多其他無機(jī)納米材料上使用，具有很大發(fā)展?jié)摿Α?br />
研究者把納米晶體浸在互不混溶的水-有機(jī)溶劑（三氯甲烷）的液體中。由于納米晶體不溶于水，為了將之從有機(jī)相轉(zhuǎn)移到水相中，研究者加入L-半胱氨酸（這種半胱氨酸常被作為相轉(zhuǎn)移的配合劑）。半胱氨酸取代了納米晶體表面的疏水配位基，使得納米晶體可溶于水變差。結(jié)果顯示，不管半胱氨酸何種手性，所有的納米晶體都溶于水，使后者形成水溶性。。研究者發(fā)現(xiàn)如果用冷卻法，并且在某一點(diǎn)中斷相的轉(zhuǎn)移時(shí)，就可能實(shí)現(xiàn)納米晶體在此處的總體效果平分成“左”和“右”納米晶體且兩者分布在不同相中。
即使將半胱氨酸從表面去除，納米晶體依舊可以保留旋光性，進(jìn)一步證明了納米晶體的固有手性是天然的。
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