| 來(lái)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(zhù)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(lái)自：ITMO大學(xué)）
來(lái)自俄國國立信息技術(shù)機械與光學(xué)大學(xué)(ITMO)和愛(ài)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)驗結果，結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)現開(kāi)拓了納米生物技術(shù)與醫學(xué)的視野，諸如在靶向藥材中的應用。此研究結果已經(jīng)發(fā)表在《納米快報》上。
ITMO大學(xué)量子納米結構光學(xué)實(shí)驗室和都柏林圣三一學(xué)院的自適應納米結構和納米設備研究中心的研究人員的聯(lián)合實(shí)驗結果證明，事實(shí)上，標準的納米晶體（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(guò)將特殊的手性配體分子附著(zhù)在納米晶體表面的方法來(lái)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(zhù)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，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動(dòng)。納米晶體一般溶液的定義中沒(méi)有提到任何“旋光性”，總是認為是納米晶體明顯不存在手性的結果。ITMO大學(xué)和圣三一學(xué)院的科學(xué)家通過(guò)將納米晶體的左、右手性形式分開(kāi)，得到了相反結論。
“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，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”，量子納米結構光學(xué)實(shí)驗室的研究員Maria Mukuina說(shuō)。“我們可以認為納米晶體的手性是由其正常合成過(guò)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(kāi)，并捕獲其固有手性的表現形式，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(wú)機納米材料上使用，具有很大發(fā)展潛力。
研究者把納米晶體浸在互不混溶的水-有機溶劑（三氯甲烷）的液體中。由于納米晶體不溶于水，為了將之從有機相轉移到水相中，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)現如果用冷卻法，并且在某一點(diǎn)中斷相的轉移時(shí)，就可能實(shí)現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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