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  手性的調節與化學和制藥工業中的關鍵應用密切相關，如對映體選擇性識別、對映體分離、和不對稱催化。在手性化合物中，氨基酸是生命活動的基本大分子。它們不僅是蛋白質的核心構建塊，還參與細胞代謝過程，支持生命系統的正常運行，確保各種系統的協調運作。不同構型的氨基酸在生命系統中具有不同的功能，并且生命過程中發生的各種生化反應與手性識別有關。因此，開發一種快速有效的氨基酸對映體鑒定方法在化學和生物醫學等領域具有重要意義。

  近期，蘭州理工大學王坤杰教授與牛小慧副教授領銜的科研團隊在手性分子識別研究領域取得重要突破。研究團隊創新性地設計開發了一種基于PBA/MoS₂@CSH異質結結構的手性水凝膠電化學傳感器，該傳感器考慮了各種組分的協同作用，以獲得界面催化活性和對映選擇性識別性能。通過交聯殼聚糖負載法將CoFe PBA和MoS₂負載到殼聚糖手性水凝膠中（圖1）。利用殼聚糖手性水凝膠特有的立體微環境及其與底物間的氫鍵相互作用，實現了對色氨酸對映體的差異化識別，通過CoFe PBA/MoS₂異質結構建的定向界面電場，顯著促進了電子轉移過程。通過EIS、CV、DPV表明CoFe PBA與MoS₂之間的界面電場使得其電化學性能有所提升（圖2a，2b，2c）。且峰值電流與掃描速率呈線性關系，表明吸附控制在電化學過程中占主導。（圖2d，2e）在循環穩定性測試中可與看出，隨著時間的變化，電壓信號無明顯變化，進而表明PBA/MoS₂(1:2)@CSH十分穩定（圖2f）。吸附能的相關理論計算結果表明，L-Trp分子由于其立體化學性質更容易吸附在PBA/MoS₂(1:2)@CSH的表面上，從而實現了Trp對映體的手性識別（圖3a）。相關理論計算表明CoFe PBA/MoS₂界面存在強烈的相互作用，導致更多電子的積累和界面電場（IEF）的產生（圖3b，3c），這將加速Trp催化氧化過程中的電子轉移，并進一步擴大其峰值電流以增強識別效果。手性水凝膠和異質結之間的協同效應可以通過分子水平的手性調節和與多尺度異質結構的協同作用來實現功能集成和性能突破。

圖1.PBA/MoS₂(1:2)@CSH制備流程圖

圖2： PBA/MoS₂(1:2)@CSH電化學性能測試

圖3：色氨酸對映體在PBA/MoS₂(1:2)@CSH上的吸附和界面電場的驅動力探索

  該工作以“Tuning enantioselective recognition and synergistic catalytic activity by heterojunction of chiral polysaccharide hydrogel interface electric field”為題發表在《ACS Nano》上。文章第一作者是蘭州理工大學牛小慧副教授。該研究得到國家自然科學基金委的支持。

  該團隊以設計低維納米材料為出發點，深入和精確的分析相關的構效關系和涉及的機理，為低維材料在能源化工、電化學傳感等領域提供研究基礎，形成了一系列研究進展，在《Chemical Engineering Journal》、《Small》、《Analytical Chemistry》、《ACS Sensors》等期刊發表相關研究成果。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c06687