孙佳姝课题组《德国应用化学》：微流控精准组装及外消旋体手性测量方面取得新进展

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国家纳米科学中心孙佳姝课题组在微流控精准组装及外消旋体手性测量方面取得重要进展。相关研究成果“Enantiomorphic Microvortex-Enabled Supramolecular Sensing of Racemic Amino Acids using Achiral Building Blocks”于2019年12月18日在线发表于《德国应用化学》杂志（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201913882）。

       手性是自然界最基本的性质之一，在蛋白质折叠、DNA复制、不对称催化等过程中起到关键作用；生物分子（如氨基酸）的手性检测在化学、医学、制药等领域具有重要意义。圆二色谱（CD spectroscopy）是当前应用最为广泛的手性检测方法之一，但该方法仅能检测少量种类的手性氨基酸，且无法直接测量由等量对映异构体组成的氨基酸外消旋体。因此，发展新的手性分子测量方法，用于氨基酸外消旋体的快速、定量检测，是化学测量学的研究热点之一。
        在前期工作中，孙佳姝课题组利用微尺度下流体的传热传质迅速、化学反应高效可控等优势，开发了系列微流控分子组装技术，为功能材料的精准制备提供了变革性平台（Nano Lett. 2019, 19, 7836-7844；Adv. Mater., 2019, 31, 1804788；Nat. Commun. 2018, 9, 2599）。在此基础上，我们进一步开发了基于微尺度手性流体涡控制的超分子组装新技术，实现了氨基酸外消旋体的高效、快速、定量检测。在微流控器件中，利用快速旋转的手性层流微涡，精确控制氨基酸外消旋体与非手性卟啉分子的共组装行为，在百毫秒内形成确定手性的超分子种子，并作为模板继续诱导组装形成手性可控的超分子结构。通过CD测量获得的超分子结构的二维信号特征，可用于氨基酸外消旋体及对映异构体的灵敏、定量检测。与常规检测手段相比，该方法无需使用其他手性分子、避免了衍生化、手性拆分等复杂前处理步骤，为手性分子测量提供了新思路、新工具。
国家纳米科学中心博士研究生李宜珂、副研究员刘超博士、中国科学院力学研究所白轩为论文的共同第一作者，国家纳米科学中心孙佳姝研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院的项目支持。
      论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201913882


      手性一词指一个物体不能与其镜像相重合。如我们的双手，左手与互成镜像的右手不重合。手性一词在化学医药领域运用更加普遍，一个手性分子与其镜像不重合，分子的手性通常是由不对称碳引起，即一个碳上的四个基团互不相同。 通常用（RS）、（DL）对其进行识别。手性现象在自然界中也广泛存在。手性是自然界的基本属性。手性广泛的存在于自然界中，在多种学科中表示一种重要的对称特点。如果某物体与其镜像不同，则其被称为“手性的”，且其镜像是不能与原物体重合的，就如同左手和右手互为镜像而无法叠合。手性物体与其镜像被称为对映体（enantiomorph，希腊语意为“相对/相反形式”）；在有关分子概念的引用中也被称为对映异构体。可与其镜像叠合的物体被称为非手性的（achiral），有时也称为双向的（amphichiral）。


      孙佳姝，国家纳米科学中心研究员，优青，博士生导师。2006年获得北京理工大学材料科学与工程学士学位，2010 年获得美国范德堡大学机械工程博士学位。2011 年加入国家纳米科学中心后，致力于发展新型生化分析技术，利用微流控芯片平台，在重大疾病的早期、快速多靶标（核酸，蛋白，及细胞）诊断、多功能纳米分析材料构建、以及单细胞分析检测技术等方面，进行了较为系统的基础及应用研究。已在国际高水平期刊发表多篇研究论文，并有十余项专利申请。