欢迎进入火狐全站!  火狐体育官方入口服务热线:18588849849,18588875672
语言选择: 中文版 ∷  英文版

葡聚多肽专题

港科周迎教授港中深唐本忠院士《Mater Horiz》:通过

发布时间:2022-08-15 17:56:41 来源:火狐体育官方入口 作者:火狐体育下载地址

  分子逻辑运算(molecular logic operations)通过分子对环境的“数字”响应来实现。一个或者多个二进制信号作为输入,产生一个二进制信号作为输出,由于其在信息整合、处理以及储存等领域的多种应用而受到广泛关注。荧光(fluorescence)因其便于观察的特点被广泛用作输出信号,无处不在的聚集淬灭发光(aggregation-caused quenching)现象赋予其作为“非门”逻辑运算的能力。相反地,一些特别的荧光分子具有聚集诱导发光(aggregation-induced emission, AIE)的发光特点,这很可能为逻辑运算带来更多的可能性。此外,复合凝聚(complex coacervation),作为一种液–液相分离(liquid–liquid phase separation)的、高度聚集的状态,是近年来发现的一种细胞快速且高效调节其中生物分子时空分布及其化学反应的有力的手段,这为我们分子逻辑运算的设计带来了新的思路。

  最近,香港科技大学周迎教授团队和香港中文大学(深圳)唐本忠院士团队合作,利用带正电的葡聚糖–多肽杂化高分子,和带负电的聚集诱导发光分子(AIEgen)的复合凝聚现象,构建了一种简洁且多样的逻辑运算系统。

  相关论文发表在英国皇家化学会(RSC)系列期刊Materials Horizons上,刘建辉博士为第一作者,周迎教授为通讯作者。

  葡聚糖首先通过迈克尔加成(Michael addition)反应,被修饰乙烯砜(vinylsulfone)基团,之后再和末端有半胱氨酸(cysteine)的多肽通过乙烯砜和巯基(thiol)之间的点击化学反应(thiol–ene click reactions),合成带正电的葡聚糖-多肽杂化高分子(DCH)。一种典型的聚集诱导发光分子 (BSBOTPE),被用作带负电的互补离子。当 DCH 和 BSBOTPE 两种分子共存时,会通过复合凝聚现象形成微米级别的液滴。该系统以热、光、离子强度、酸碱度或者化合物作为输入信号,可以输出荧光(或者光吸收)的“数字”信号。值得注意的是,输出信号的“高值”和“低值”之间有超过一个数量级的很强的“数字”信号对比。

  此外,利用这种逻辑运算,两种有前景的基础应用被报道。一种是,信息的存储和读取。一个阵列的“缓冲”逻辑门被加载到微板上,在可见光下看不出任何图案(信息存储),但在紫外线的激发下,可以显示荧光图案(信息读取)。另一种是,热传感器。一个“非”逻辑门被作为前驱体之一,固化到葡聚糖水凝胶里。室温(25 摄氏度)下,由于复合凝聚现象,在紫外线的激发之下,可以发射明显的荧光。当溶液温度上升到 40 摄氏度时,由于复合凝聚体的热溶解,聚集诱导发光分子由聚集态变成分散态,荧光消失,从而起到检测周边环境温度的热传感器的作用。

  图 2.分子逻辑运算的应用。(A) 图形存储 (B) 在水凝胶中固化的分子逻辑门 (C) 一种基于(B) 的热传感器

  本文介绍了一种基于聚集诱导发光和复合凝聚现象的分子逻辑运算,通过热、光、离子强度、酸碱度或者化合物作为输入信号,实现荧光(或者光吸收)强度的“数字”信号输出。此外,分子逻辑运算还在图形存储和热传感器领域做了基础性的应用。此研究对分子水平上的逻辑运算、信息存储以及分子传感器的设计有开创性和借鉴性的意义。

  声明:仅代表作者个人观点,作者水平有限,如有不科学之处,请在下方留言指正!

联系我们

广州联合美业化妆品有限公司

手机:18588849849

电话:18588875672

邮箱:402575625@qq.com

地址: 广州市白云区东平云山创意大院3号楼

用手机扫描二维码关闭
二维码