[00381047]等离子手性定量分析新技术和新方法

该项目属于食品安全领域。食品安全直接关系着人民生命健康、国家经济安全、生物安全、环境安全和对外贸易发展，开展食品安全检测新原理新技术研究，是保障国家安全和人民身体健康，保民生、促发展的重大需求。针对海量且日益增长的食品安全保障任务，亟需发展简便、快速、超灵敏的危害因子筛查和检测技术。匡华及其合作者以等离子纳米结构的手性响应为导向，从检测探针的设计入手，通过调控探针组装基元的空间排布，发展了基于等离子手性定量分析的新策略，揭示了可见光区等离子手性的产生根源，为实现等离子手性探针的功能调控和实际应用提供了理论基础。 主要科学发现如下： 1、构筑了具有“构象”和“构型”手性的纳米探针，为生物分析提供了新的思路。利用有限修饰法将生物分子修饰到不同粒径的纳米粒子表面(金/银纳米粒子)；通过改变生物分子本身结构和自组装动力学参数(浓度、温度、溶剂性质等)，有效地调控纳米粒子间弱相互作用；诱导不同粒径/形貌等离子纳米材料自组装形成了系列不对称手性组装体，通过简单地改变组装基元实现了对手性组装结构旋光性、等离子手性峰位置以及强度的精细调制，大大增强了与入射光子的自旋角动量耦合作用，使得高灵敏的生物检测成为可能。 2、率先揭示了等离子手性组装探针的扭转构象，阐明了等离子手性产生的机制。纳米尺度手性信号的产生机制一直缺乏统一理解。研究团队系统总结了生物探针构建中手性调控和手性放大的机制，阐明了局域表面等离子共振光谱和纳米材料微观结构特性的关系。率先发现了组装基元间的自发扭转，提出纳米粒子之间平行构型对称性的破缺导致了粒子间二面角的形成，这是等离子手性信号产生的根本原因；手性分子与纳米粒子等离子体间的互作增强了等离子体圆二色光谱响应。 3、设计并构建了系列手性生物探针，提出了等离子手性应用于定量分析的新策略。研究团队利用反应”性的蛋白、核酸等模板分子，合成了具有“识别和分析”性能的功能性纳米组装探针，证明了组装体系光学响应与识别分子浓度间的线性变化关系；实现400nm-750nm区域圆二色手性响应的动态调控，并应用于食品中生物毒素、转基因核酸片段、生物标志物等定量检测，率先从实践上证明了组装体几何构型变化与等离子手性响应的对应关系，为自组装体系的实际应用转化提供了实例。 以上研究成果产生了82篇SCI研究论文，其中包括10篇Nat. Commun./ J. Am Chem. Soc./Angew. Chem. In. Ed./ Adv. Mater.，并受邀为Acc. Chem. Res.，Chem. Soc. Rev.，Mat. Sci. Eng. R等期刊撰写综述文章。8篇代表性论文他引次数1174次，全部论文他引6293次，单篇最高他引196次。研究成果多次被JACS spotlight、Mater views等学术网站作为亮点报道。论文多次被Science Nature正刊及其子刊等进行引用和评述。