基于纳米通道表面增强拉曼散射光谱分离检测手性物质的研究

The goal of this project is to develop a novel method with high sensitivity and selectivity for the separation and detection of chiral substances based on the nanotubules and surface-enhanced Raman scattering spectroscopy using DL-phenylalanine and DL-trytophan as the model.The nanotubules will be prapared by different organic or inorganic materials. The tubules modified by the functional groups specialized to DL-phenylalanine and DL-trytophan can be used to separate these two substances. AFM, SEM and TEM can be used to characterize the nanotubules, and the analytes separated by nanotubules can be identified by surface-enhanced Raman scanttering (SERS) spectroscopy.To increase the sensitivity of detection of these two substances, the SERS activity will be enhanced by Ag nanoparticles micelles prepared using phytic acid as a template. The method of the separation and detection simultaneously for these substances. The mechanism of the separation and detection will be investigated using the molecule dynemics,electrochemical methods and chemometric.

发展一种基于纳米通道结合表面增强拉曼光谱分离检测手性物质的高特异性、高灵敏、简便、快速的新方法、新技术。以DL-苯丙氨酸和DL-色氨酸手性分离检测为切入点，采用不同基体材料制备圆柱型和锥形纳米通道，在纳米通道内修饰对DL-苯丙氨酸和DL-色氨酸有特异性的活性物质，辅之以压力、电场等外加手段，利用纳米通道优异的分离能力手性分离DL-苯丙氨酸和DL-色氨酸。以原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等多种手段对纳米通道进行表征,通过表面增强拉曼光谱对分离出的物质进行即时表征。以植酸胶束为模板制备银纳米粒子，增强对DL-苯丙氨酸和DL-色氨酸的SERS效应，提高检测该物质的选择性和灵敏度，并进行样品的同步分离与检测的方法研究。利用分子模拟动力学，电化学等手段对手性物质在纳米通道内的传感规律及机理进行研究。

在国家基金委的资助下，本项目项目的研究研究成果主要包括以下内容：. 1. 金纳米通道的制备与修饰. 以聚碳酸酯膜、氧化铝膜为基膜，制备了金纳米通道、二氧化钛纳米通道、二氧化硅纳米通道。成功在纳米通道内修饰对手性物质有特异性的壳聚糖、β-环糊精和L-半胱氨酸等；通过FE-SEM、TEM、红外光谱、XPS等光学手段和交流阻抗、Zeta电位测定等方法对纳米通道膜及修饰后的纳米通道进行表征。. 2. 基于纳米通道结合表面增强拉曼光谱分离检测手性物质组氨酸的研究. 分别以聚碳酸酯膜和氧化铝膜为基膜，将壳聚糖自组装至金纳米通道内，利用D-,L-组氨酸在修饰的纳米通道膜内迁移速度的不同实现手性D-,L-组氨酸的分离。通过表面增强拉曼光谱（SERS）对分离出的D-组氨酸和L-组氨酸同时进行检测。. 3. β-环糊精功能化的金及二氧化硅纳米通道膜分离DL苯丙氨酸.利用巯基β-环糊精对金纳米通道、二氧化硅纳米通道膜功能化，β-环糊精能够选择性包合L-苯丙氨酸，D-苯丙氨酸过膜速度快，达到DL苯丙氨酸的分离。. 4. 基于纳米通道结合表面增强拉曼光谱分离检测酪氨酸（Tyr）. 以L-半胱氨酸作为手性选择剂，由于L-半胱氨酸与D-型和L-型酪氨酸的结合能力不同，而导致迁移速度不同达到分离。D-酪氨酸在530 nm-570nm之间有SERS吸收峰，SERS能够直接区分不同构型的氨基酸。. 5. 色氨酸对映体的分离. 在金纳米通道内自组装手性选择剂BSA, L-色氨酸较D-色氨酸易于通过金纳米通道膜，借此成功分离色基酸对映体。.采用氧化铝纳通道膜，修饰β-环糊精分子作为手性选择剂，利用手性选择剂对两种手性物质的亲和力不同而导致其迁移速率有差异，而分离DL-色氨酸外消旋体溶液中的手性物质，分离度达5.98。. 6. 基于多巴胺修饰的纳米通道分离苯丙氨酸对映异构体.PC膜模板的孔壁内沉积聚多巴胺，将壳聚糖（CS）组装至PDA纳米通道孔壁上，形成手性纳米通道阵列，实现对苯丙氨酸对映异构体的分离。. 7.基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体. 将L-半胱氨酸修饰在Au纳米通道由于修饰物L-半胱氨酸对D-青霉胺（D-Pen）有选择性吸附作用，而对L-青霉胺（L-Pen）有排斥作用利用这种性质实现了青霉胺对映体的完全分离。