[发明专利]一种基于单分子电学检测的手性识别方法

说明书

本发明公开了一种基于单分子电学检测的手性识别方法，基于单个分子电导对结构非常敏感的特点，利用STM‑BJ技术检测手性探针分子与不同手性氨基醇分子特异性组装后的电导变化来实现手性识别。本发明不仅能够对手性对映体组成进行实时监控，具有高灵敏度，并且其分辨率可以达到单分子级别，在手性探针分子的合成方法上也能够得到大量的简化，操作简便的优点更是其亮点所在。且在单分子层面研究手性识别，能帮助理解手性识别的本质，进而为控制异构体的组成、利用其更精准的检测出手性对映体的e.e.值奠定基础。

技术领域

本发明属于单分子电学测量技术领域，具体涉及一种基于单分子电学检测的手性识别方法。

背景技术

手性(Chirality)是自然界的基本属性，也是生命体系最重要的属性之一。与镜像对称而不能完全重合的现象称为手性。手性分子是指存在手性对映异构体的分子，其对映异构体通常被标记为D型、L型或S型、R型。构成生命体的三大基础物质，蛋白质、核酸和糖都是由具有手性的结构单元组成，如组成蛋白质的氨基酸除少数氨基酸外，大多为L型氨基酸；组成多糖和核酸的天然单糖大都为D型。因此生物体内的生化反应、生理反应大多表现出高度的立体特异性。研究发现，药物作用靶点结构上具有高度立体异构性，手性药物的不同立体异构体与靶点的作用的不同将产生不同的药理学活性，导致药物的不同手性构型之间存在巨大差异。因此，有机分子的手性识别不仅有助于人们对手性分子认识的深入和完善，理解生命过程本质，而且对于生物传感器的发展，新药的研发及材料科学研究都具有重要的推动作用。

目前主要的手性识别方法有色谱法、光谱法、电化学传感等，这些方法大多存在测试仪器大型、操作繁琐、成本昂贵、识别范围窄、灵敏度低等缺陷。基于此，发明一种简便、快捷、具有高灵敏度手性识别技术具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于单分子电学检测的手性识别方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于单分子电学检测的手性识别方法，基于扫描隧道裂结技术STM-BJ，包括如下步骤：

(1)通过测量金属针尖与表面镀有金属的基底之间的隧道电流来确定金属针尖与表面镀有金属的基底之间的距离，利用驱动压电陶瓷来精准控制金属针尖逼近表面镀有金属的基底表面直至二者发生碰撞，并挤压形成接触，当达到预设接触电导值时，金属针尖被反向提起，由于金属针尖和表面镀有金属的基底的金属材质的延展性，接触区域将会逐渐缩小，最终经历一个单原子点接触构型，继续提起金属针尖，则该单原子点接触断裂，直到形成与待测探针分子相匹配的纳米间隔；上述预设接触电导值为10^0.5G₀，G₀为量子电导，等于2e²/h；

(2)利用液相中的含有待识别手性分子的主-客体作用二聚体两端的锚定基团与金属针尖及表面镀有金属的基底分别相互作用并连结，形成金属/主-客体作用二聚体/金属形式的分子结，并与外界测量回路电连接，监测其电导信号；

(3)继续提起金属针尖至上述分子结断裂，电导突降到预设电导下限，则金属针尖反向向表面镀有金属的基底方向移动，此时反馈到外界测量仪器上的电导信号即为主-客体作用二聚体连接在金属针尖与表面镀有金属的基底之间的电信号，且能够在电导-距离单条曲线中体现出明显的台阶；

(4)重复步骤(1)至(3)，获取大量的分子结的导电信息数据，对该导电信息数据进行柱状图统计，获得具有高斯分布的电导统计分析，据此实现对主-客体作用二聚体中与探针分子作用的待识别手性分子的识别。

在本发明的一个优选实施方案中，所述预设电导下限为10^-6G₀～10^-9G₀。