微流控分子組裝技術實現氨基酸外消旋體手性測量

　　近日，中國科學院國家納米科學中心孫佳姝課題組在微流控精準組裝及外消旋體手性測量方面取得進展。相關研究成果“Enantiomorphic Microvortex-Enabled Supramolecular Sensing of Racemic Amino Acids using Achiral Building Blocks”于12月18日在線發表于《德國應用化學》雜志（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201913882）。

　　手性是自然界最基本的性質之一，在蛋白質折疊、DNA復制、不對稱催化等過程中起到關鍵作用；生物分子（如氨基酸）的手性檢測在化學、醫學、制藥等領域具有重要意義。圓二色譜（CD spectroscopy）是當前應用最為廣泛的手性檢測方法之一，但該方法僅能檢測少量種類的手性氨基酸，且無法直接測量由等量對映異構體組成的氨基酸外消旋體。因此，發展新的手性分子測量方法，用于氨基酸外消旋體的快速、定量檢測，是化學測量學的研究熱點之一。

　　在前期工作中，孫佳姝課題組利用微尺度下流體的傳熱傳質迅速、化學反應高效可控等優勢，開發了系列微流控分子組裝技術，為功能材料的精準制備提供了變革性平臺（Nano Lett. 2019, 19, 7836-7844；Adv. Mater., 2019, 31, 1804788；Nat. Commun. 2018, 9, 2599）。在此基礎上，研究人員進一步開發了基于微尺度手性流體渦控制的超分子組裝新技術，實現了氨基酸外消旋體的高效、快速、定量檢測。在微流控器件中，利用快速旋轉的手性層流微渦，精確控制氨基酸外消旋體與非手性卟啉分子的共組裝行為，在百毫秒內形成確定手性的超分子種子，并作為模板繼續誘導組裝形成手性可控的超分子結構。通過CD測量獲得的超分子結構的二維信號特征，可用于氨基酸外消旋體及對映異構體的靈敏、定量檢測。與常規檢測手段相比，該方法無需使用其他手性分子，避免了衍生化、手性拆分等復雜前處理步驟，為手性分子測量提供了新思路、新工具。

　　國家納米中心博士研究生李宜珂、副研究員劉超、中科院力學研究所白軒為論文的共同第一作者，孫佳姝為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委、中科院的項目支持。

圖：基于微尺度手性流體渦的氨基酸外消旋體定量檢測