Onlangs heeft de groep van prof. Tianrui Zhai aan het Beijing Institute of Technology (BIT) een techniek voorgesteld om de enantiomere overmaat (ee) te bepalen op basis van optofluidische microlaser-singulariteit (EP). De techniek meet de chiraliteit van enantiomeren door gebruik te maken van de polarisatie van een EP-geïnduceerde unidirectionele echowandmodus (WGM) laser en detecteert de enantiomere concentratie met behulp van de lasergolflengte, wat de directe bepaling van ee mogelijk maakt onder onbekende concentratieomstandigheden, wat niet mogelijk is. met conventionele methoden.
Fig. 1. a) Schematisch diagram van een optofluidische microlaser nabij het singulariteitspunt (EP) voor bepaling van enantiomere overmaat. b) WGM-verbeterd spin-effect. c) Intensiteitsvariaties van transversale magnetische (TM) en transversale elektrische (TE) modi geïnduceerd door rotatie van laserpolarisatie. d) Intensiteitsvariaties van transversale magnetische (TM) en transversale elektrische (TE) modi geïnduceerd door rotatie van laserpolarisatie.
In de moderne medicinale chemie zijn zuivering en analyse van chirale geneesmiddelen cruciaal. De enantiomeren in chirale moleculen (dwz de links- en rechtshandige vormen van het molecuul) kunnen zeer verschillende farmacologische activiteiten hebben. Daarom is een nauwkeurige bepaling van ee, dat wil zeggen bepaling van de enantiomere zuiverheid, essentieel voor de veiligheid en werkzaamheid van geneesmiddelen. Conventionele methoden vereisen doorgaans twee verschillende technieken om respectievelijk chiraliteit en concentratie te meten, een omslachtig en inefficiënt proces. De huidige studie is innovatief omdat het één enkele techniek biedt om beide taken tegelijkertijd uit te voeren. Bovendien vereisen traditionele testen vaak dure apparatuur en grote hoeveelheden chemische reagentia met beperkte gevoeligheid.
Onlangs heeft de groep van prof. Tianrui Zhai aan het Beijing Institute of Technology (BIT) een techniek voorgesteld gebaseerd op fotofluïdische microlaser EP-bepaling van ee. De kern van deze technologie is een op WGM gebaseerde optofluidische microlaser, die unidirectionele lasering door EP induceert, waardoor de laser zowel chiraliteit als concentratieveranderingen van enantiomeren kan waarnemen. Deze test met twee parameters vereenvoudigt niet alleen de experimentele stappen, maar verbetert ook aanzienlijk de gevoeligheid en nauwkeurigheid van de test.
De resultaten laten zien dat deze nieuwe methode goed presteert bij de detectie van chirale verbindingen bij verschillende onbekende concentraties. Vooral bij de bepaling van belangrijke bioactieve moleculen – zoals aminozuren en suikers. Bovendien heeft deze technologie opmerkelijke successen geboekt bij het verminderen van het reagensverbruik en het vereenvoudigen van het operationele proces. Terwijl conventionele methoden doorgaans reagensvolumes in de orde van milliliters gebruiken, verbruikt deze methode slechts microliters reagens, waardoor het monsterverbruik met drie ordes van grootte wordt verminderd. Dit heeft een positief effect op zowel de experimentele kosten als de milieubescherming.
Fig. 2. Chiraliteit en concentratiedetectie van enantiomeren van acht essentiële aminozuren.
Deze studie biedt niet alleen nieuwe perspectieven in theorie, maar laat ook een groot potentieel zien in praktische toepassingen. Deze nieuwe methode zal naar verwachting een belangrijke rol spelen op het gebied van de ontwikkeling van geneesmiddelen, biochemische detectie en monitoring van het milieu. Samenvattend biedt deze studie niet alleen een nieuwe methode voor chirale analyse, maar opent ze ook een nieuw veld van biochemische chirale detectie met behulp van optofluidische microlasers. Met de verdere ontwikkeling en toepassing van deze technologie zullen naar verwachting meer doorbraken worden gerealiseerd in de medicinale chemie en bredere wetenschappelijke gebieden.
