Äskettäin professori Tianrui Zhain ryhmä Beijing Institute of Technologyssa (BIT) ehdotti tekniikkaa enantiomeerisen ylimäärän (ee) määrittämiseksi, joka perustuu optofluidiseen mikrolaser-singulaarisuuteen (EP). Tekniikka mittaa enantiomeerien kiraalisuutta hyödyntämällä EP-indusoidun unidirectional echo wall mode (WGM) laserin polarisaatiota ja havaitsee enantiomeeripitoisuuden laserin aallonpituudella, mikä mahdollistaa ee:n suoran määrittämisen tuntemattomissa pitoisuusolosuhteissa, mikä ei ole mahdollista. perinteisillä menetelmillä.
Kuva 1. a) Kaaviokuva optofluidimikrolaserista lähellä singulaarisuuspistettä (EP) enantiomeerisen ylimäärän määrittämiseksi. b) WGM-tehostettu spin-efekti. c) Poikittaismagneettisten (TM) ja poikittaissähköisten (TE) moodien intensiteettivaihtelut, jotka aiheutuvat laserpolarisaation pyörimisestä. d) Laserpolarisaation kierron indusoimat poikittaismagneettisten (TM) ja poikittaissähköisten (TE) moodien intensiteettivaihtelut.
Nykyaikaisessa lääkekemiassa kiraalisten lääkkeiden puhdistaminen ja analysointi ovat ratkaisevan tärkeitä. Kiraalisten molekyylien enantiomeereillä (eli molekyylin vasen- ja oikeakätisillä muodoilla) voi olla hyvin erilaisia farmakologisia aktiivisuuksia. Siksi ee:n tarkka määritys eli enantiomeerisen puhtauden määritys on olennaista lääketurvallisuuden ja tehokkuuden kannalta. Perinteiset menetelmät vaativat yleensä kaksi erilaista tekniikkaa kiraalisuuden ja pitoisuuden mittaamiseksi, vastaavasti, hankala ja tehoton prosessi. Tämä tutkimus on innovatiivinen siinä mielessä, että se tarjoaa yhden tekniikan molempien tehtävien suorittamiseksi samanaikaisesti. Lisäksi perinteiset määritykset vaativat usein kalliita laitteita ja suuria määriä kemiallisia reagensseja, joiden herkkyys on rajoitettu.
Äskettäin Prof. Tianrui Zhain ryhmä Beijing Institute of Technologyssa (BIT) ehdotti tekniikkaa, joka perustuu fotofluidiseen mikrolaser-EP-määritykseen ee. Tämän tekniikan ydin on WGM-pohjainen optofluidinen mikrolaser, joka indusoi yksisuuntaista laseria EP:llä, jolloin laser havaitsee sekä enantiomeerien kiraalisuuden että pitoisuuden muutokset. Tämä kahden parametrin määritys ei ainoastaan yksinkertaista koevaiheita, vaan myös parantaa merkittävästi määrityksen herkkyyttä ja tarkkuutta.
Tulokset osoittavat, että tämä uusi menetelmä toimii hyvin kiraalisten yhdisteiden havaitsemisessa useissa tuntemattomissa pitoisuuksissa. Erityisesti tärkeiden bioaktiivisten molekyylien - kuten aminohappojen ja sokereiden - määrittämisessä. Lisäksi tämä tekniikka on saavuttanut huomattavaa menestystä reagenssin kulutuksen vähentämisessä ja käyttöprosessin yksinkertaistamisessa. Vaikka tavanomaisissa menetelmissä käytetään tyypillisesti millilitraa olevia reagenssitilavuuksia, tämä menetelmä kuluttaa vain mikrolitraa reagenssia, mikä vähentää näytteen kulutusta kolmella suuruusluokalla. Tällä on myönteinen vaikutus sekä kokeilukustannuksiin että ympäristönsuojeluun.
Kuva 2. Kahdeksan välttämättömän aminohapon enantiomeerien kiraalisuuden ja pitoisuuden havaitseminen.
Tämä tutkimus ei tarjoa vain uusia näkökulmia teoriassa, vaan osoittaa myös suurta potentiaalia käytännön sovelluksissa. Tällä uudella menetelmällä odotetaan olevan tärkeä rooli lääkekehityksen, biokemiallisen havaitsemisen ja ympäristön seurannan aloilla. Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus ei ainoastaan tarjoa uutta menetelmää kiraaliseen analyysiin, vaan avaa myös uuden kentän biokemialliseen kiraaliseen havaitsemiseen käyttämällä optofluidisia mikrolasereita. Tämän teknologian jatkokehityksen ja soveltamisen myötä lääkekemian ja laajemmilla tieteenaloilla odotetaan toteutuvan lisää läpimurtoja.
