[发明专利]基于量子弱测量的光学测量仪以及样品折射率、旋光谱和手性分子对映体含量测量分析方法

说明书

本发明公开了一种基于量子弱测量的光学测量仪以及样品折射率、旋光谱和手性分子对映体含量测量分析方法，本发明基于量子弱测量技术，在测量光路中，以入射光路中的前选择量子态与反射光路中的第一后选择量子态之间构造第一量子弱测量光路，以入射光路中的前选择量子态与折射光路中的第二后选择量子态之间构造第二量子弱测量光路，通过调整入射光束、反射光束和折射光束偏振态，可以使反射光束自旋分裂值和折射光束自旋分裂值扩大至少10³倍，从而实现对样品折射率极小改变、微弱手征光信号(例如旋光角)、手性分子对映体含量的测定，有望在单分子层面实现对手性药物的分析；在生物医学工程、生命科学、分析化学等多个学科领域具有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及光学仪器技术，具体涉及一种基于量子弱测量的光学测量仪，采用该光学测量仪，能够同时测定液态、气态或固态透明样品的折射率和旋光谱，特别是较低浓度、较少手性分子溶液的折射率和旋光谱；采用该光学测量仪，还可以实现对含有手性分子物质的溶液中对映体含量的测定，该基于量子弱测量的光学测量仪可适用于高精度手性药物分析、手性化学分析，并可用于制作高灵敏度手性分子传感器等。

背景技术

自然界中的化学分子和生物大分子如DNA、蛋白质、多糖、核酸等都具有手性特征，导致化学和生物学(物质的生化)过程常伴随着分子构型的变化，并关联着弱手征光信号改变。而人体中的药物靶点本身具有手性特征(如各种受体、酶、蛋白质等都由L-型氨基酸组成)，当与手性药物的对映体发生作用时，相应的药理活性、代谢过程及毒性等存在显著的差异，甚至表现出相反的药理学活性。因此，现在药物在研制成功后，都要经过严格的手征活性和毒性实验，以避免其中所含的另一种手性分子对人体健康产生不良影响。

鉴于对手性药物在药理活性、生理作用即代谢过程中差异的充分认识，人们加大了对手性药物的研发力度，使其得到蓬勃发展，已占据当今世界常用化学药物研发的三分之二以上。精确的手性药物分析技术是手性药物研发的重要基石，而手性分子对映体含量的精确测定时是手性药物分析和手性化学分析的技术核心及关键瓶颈。

目前，测定物质的手征光信号(圆二色谱和旋光角)是检测药物分子光学活性、确定分子对映体绝对构型的有效方法。然而，手征光信号(Chiroptical)是一种非常弱的光学效应，通常情况下，只有非手性背景吸收信号的10^-6～10^-4量级(对于弱手性药物或生物分子相互作用过程，手征光信号更加微弱)，采用现有的光学测量设备直接测量比较困难，美国鲁道夫公司旋光仪Autopol系列，通过偏振消光的方法对旋光度的测量精度最高到达0.002°，但由于传统基于光强的测量技术受到光源稳定性、环境噪声、温度等固有因素的影响，其测量精度已与仪器噪声水平相当，很难再进一步提高。此外，现有的旋光测量设备尚不具备测量不同手性对映体含量的功能。

发明内容

本发明的目的旨在首先提供一种基于量子弱测量的光学测量仪，不仅能够实现对透明或半透明样品的折射率和旋光谱的测量分析，还可以实现对手性分子对映体含量的测量分析。

本发明的第二个目的在于基于上述基于量子弱测量的光学测量仪，提供一种基于量子弱测量的样品折射率和旋光谱测量分析方法。

本发明的第三个目的在于针对现有技术中缺乏精确测定手性分子对映体含量技术手段的问题，提供一种基于量子弱测量的手性分子对映体含量测量分析方法。