基于金纳米棒组装的半胱氨基酸分子同手性识别

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1、基于金纳米棒组装的半胱氨基酸分子同手性识别闫昭投稿日期：2015-06-11基金项目：国家级大学创新项目（201410007069）资助作者简介：闫昭（1996—），江苏徐州人，北京理工大学物理学院应用物理系2012级本科生E-mail:112012959@bit.edu.cn赵文静谭军豪（北京理工大学物理学院，北京102488）摘要:本文通过半胱氨酸分子诱导金纳米棒自组装形成一维线性链状结构，利用停留装置观察了不同手性的半胱氨酸分子（L/D-半胱氨酸）诱导金纳米棒自组装的动力学过程。通过调控CTAB浓度，首次发现在组装速率很快的情况下，L-半胱氨酸分子诱导金纳米棒自组

2、装的组装速率慢于D-半胱氨酸分子。而在组装速率较慢的情况下，这种情况不存在。通过分析揭示了为什么在慢速动力学和快速动力学会出现这种差异。并对在快速动力学下不同手性分子在诱导纳米颗粒组装上不同动力学行为作出讨论。这一工作可能为进一步解释生命的单一手性现象提供线索。关键词：金纳米棒;组装动力学;半胱氨基酸分子ThehomochiralrecognitionofcysteinebasedontheassemblyofgoldNanorodsYANZhao1，ZHAOWen-Jing,TianJun-Hao（BeiJingInstituteofTechnology，Instit

3、uteofphysics,BEIJING102488）Abstract：Inthiswork，Cysteinewereexploitedtoinducethelinearself-assemblyofgoldnanorods.KineticsoftheassemblyprocesstriggeredbyCysteinemoleculeswithdistinctchirality(L-/D-Cysteine)wereinvestigatedinSTOPPED-FLOWmachine.Itwasfirstfoundthattheassemblyratewashigherfo

4、rD-Cysteineinthefastkinetic,butthereisnodifferenceintheslowkinetic.Werevealwhythereisdifferencebetweenslowkineticandfastkineticafteranalysis,anddiscussthedifferentbehaviorofD/L-Cysteineininducingtheassemblyofnanorodsinfastkinetic.Thisworkmayprovidecluesforfurtherexplainingthehomochiralit

5、yoflifeKeywords:Nanorod;Kinetic；Cystiene1.引言自19世纪手性现象被发现之后，吸引了许多科学家对其进行研究。其中最令人不解的问题是构成生命体的手性分子大多都是同手性的。然而手性分子在蛋白质中发挥的作用并没有完全被理解[1]。例如，L-半胱氨酸在生命系统中具有重要的作用——L-半胱氨酸的缺乏会引起很多很多临床症状，如肝损伤、皮肤损伤、艾滋病、神经组织退化等。但是L-半胱氨基酸分子如何在中枢神经系统作用还未揭示[2]。其中在分子尺度上模拟手性作用成为了研究的难点[3]。近些年来，由于纳米技术的迅速发展，基于纳米效应和纳米颗粒特异性的方

6、法有望帮助人们来理解手性分子之间的作用[4-6]。例如半胱氨基酸分子与金纳米颗粒的表面金原子发生硫基化作用后[7]，吸附于金纳米颗粒上面。相邻的金纳米颗粒上的半胱氨基酸可以发生静电吸引或者氢键作用[8-9]。在前人的工作中[10-11],通过半胱氨基酸分子诱导金纳米球组装成一维线性链[12-13]，实现了半胱氨基酸分子的同手性（DD/LL）识别和半胱氨基酸分子的异手性（DL）识别。得出了同手性（即纯D-半胱氨基酸分子溶液或纯L-半管氨基酸分子溶液）诱导金纳米球的组装速率相同，且都快于异手性分子（D-半管氨基酸分子与L-半胱氨基酸分子各占50%）诱导金纳米球的结论[14]

7、。这种差别源于D-半胱氨基酸分子与L-半胱氨基分子并不发生作用[14]。然而相关的研究中，利用各向异性的金纳米棒作为手性分子吸附的基底的很少。同时其测量依靠多次全谱扫描的方法，无法实时的探测到组装动力学过程，特别是组装初期。本文通过半胱氨基酸分子的静电吸引头对头（EE）组装一维线性金纳米棒链。由于在金纳米棒单体纵向吸收峰的吸收值几乎不受到多聚体的影响，利用停留装置测量反应溶液在单体纵向吸收峰位，来表述反应的进行。然而与前面工作得到不同的结论是：当反应速率很快（反应过程总时间t<300s）的时候，D-半胱氨基酸分子诱导金纳米棒组装速率要略快