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手性是自然界物质的特殊现象,在关于生命健康,药物分子,食品科学等的研究和应用中极为重要。蛋白质和氨基酸等具有手性结构,探究两者的相互作用,显得更有意义。相对于目前常用方法,如高效液相色谱、亲合色谱、毛细管电泳法和薄层色谱法等,石英晶体传感器(QCM)具有灵敏度高、检测限低(ng)、在线、方便等特点,在手性识别中得到很好的应用。QCM手性识别的关键是构建一个对对映体具有选择性识别能力的手性表面和实时在线监测的环境。本文在流动注射-石英晶体微天平生物传感器系统中(FIA-QCM系统)研究QCM生物传感器对氨基酸和扁桃酸的手性识别,观察到手性化合物在QCM生物传感器上的吸附反转和手性识别反转现象,同时运用紫外可见光谱和高效液相色谱对手性识别的机理进行了探讨。
首先,采用自组装单层的方法成功组装了一系列血清蛋白(HSA、GSA、RSA和BSA)生物手性传感器。运用流动注射-石英晶体微天平生物传感器分析体系(FIA-QCM)监测了血清蛋白组装到活化后的石英晶体表面的过程。得到固定在芯片上BSA、GSA、HSA和RSA的浓度分别为4.9×10-12、8.8×10-12、1.1×10-11和7.2×10-12mol·cm-2。考察氨基酸的种类、流动相的流速、流动相的pH、血清蛋白手性选择剂、缓冲盐和进样量等对QCM传感器性能的影响,优化了QCM传感器的测试条件。
其次,利用流动注射-石英晶体微天平生物传感器系统(FIA-QCM)对扁桃酸对映体进行识别时,发现了QCM生物传感器的吸附和识别反转现象。采用GSA生物传感器,样品用纯水溶解,纯水作流动相,R-扁桃酸(R-MA)引起QCM芯片振动频率变化-20 Hz,S-扁桃酸(S-MA)对应的变化值是-6 Hz,当流动相改为Tris-HCl缓冲盐(pH=7.4),R-MA引起芯片振动频率变化值为+9 Hz,S-MA对应频率变化值为+7 Hz,在相同的测试条件下,HSA生物传感器出现同样的现象。此外,采用GSA生物传感器,用水∶乙醇(9∶1)溶解扁桃酸(MA),纯水作为流动相,吸附R-MA引起芯片振动频率变化-27Hz,而流动相换成Tris-HCl缓冲盐(pH=7.4),吸附R-MA引起芯片振动频率变化-55Hz,S-MA引起芯片振动频率变化-62Hz,吸附S-MA引起的频率下降值比R-MA大,即流动相改变,引起传感器手性识别性能的反转,HSA生物传感器也出现同样的现象。
最后,采用了紫外光谱(UV)与高效液相色谱(HPLC)对血清蛋白(HSA,GSA,RSA和BSA)和四对手性对映异构体之间的手性识别机理进行了研究。