基于雙硫橋受體的光驅(qū)動變構(gòu)光學(xué)傳感體系的設(shè)計的中期報告

基于雙硫橋受體的光驅(qū)動變構(gòu)光學(xué)傳感體系的設(shè)計的中期報告1.研究背景雙硫橋是生物分子中常見的結(jié)構(gòu)單元，如蛋白質(zhì)和核酸等。由于其結(jié)構(gòu)獨特，雙硫橋能夠在光照和化學(xué)刺激等外界環(huán)境下發(fā)生變化，進(jìn)而改變整個分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，成為一種非常重要的光驅(qū)動機(jī)制。在生物分子的功能研究和物性探測中，利用雙硫橋的變構(gòu)特性來構(gòu)建光驅(qū)動光學(xué)傳感器已成為熱門領(lǐng)域，其中包括利用雙硫橋在肽鏈或蛋白質(zhì)分子中的構(gòu)象改變來實現(xiàn)對特定化學(xué)物質(zhì)的識別和測量等方面的應(yīng)用。2.研究目的本課題旨在通過將帶雙硫橋基團(tuán)的分子設(shè)計成一種光敏材料，利用雙硫橋的變構(gòu)特性來實現(xiàn)對特定化學(xué)物質(zhì)的高靈敏度檢測。具體來說，我們將利用分子動力學(xué)模擬和定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析方法，優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)和傳感系統(tǒng)的性能，探究分子內(nèi)雙硫橋結(jié)構(gòu)的變化對分子光學(xué)性質(zhì)的影響，進(jìn)而設(shè)計出一種高靈敏度和高選擇性的雙硫橋基團(tuán)光學(xué)傳感體系。3.研究內(nèi)容和研究方法3.1研究內(nèi)容本課題采用以下三個步驟來完成：（1）設(shè)計合適的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵構(gòu)架，合成具有雙硫橋基團(tuán)的分子，并驗證其對目標(biāo)分子的識別能力。（2）通過定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析，優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)和傳感系統(tǒng)的性能，探究分子內(nèi)雙硫橋結(jié)構(gòu)的變化對分子光學(xué)性質(zhì)的影響。（3）構(gòu)建成系統(tǒng)化的光學(xué)傳感體系，利用分子內(nèi)雙硫橋結(jié)構(gòu)的變化以及成體系的光譜特性來實現(xiàn)對目標(biāo)化合物的檢測。3.2研究方法本課題將采用以下方法進(jìn)行研究：（1）利用量子化學(xué)計算（QC）方法對分子進(jìn)行優(yōu)化，并在分子動力學(xué)模擬的基礎(chǔ)上探究分子內(nèi)雙硫橋結(jié)構(gòu)的變化對分子光學(xué)性質(zhì)的影響。（2）利用核磁共振譜學(xué)（NMR）和質(zhì)譜分析（MS）等手段，對初始合成的分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。（3）利用各種光譜技術(shù)（如UV-Vis吸收光譜、熒光光譜、循環(huán)伏安譜等），在模擬和實驗中探究分子內(nèi)雙硫橋結(jié)構(gòu)的變化對分子光學(xué)性質(zhì)的影響。（4）構(gòu)建目標(biāo)化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線，利用定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析方法對分子性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。（5）采用分子固定在介電極表面或在適當(dāng)?shù)妮d體上來實現(xiàn)光學(xué)傳感器的構(gòu)建，檢測目標(biāo)分子含量的變化。4.預(yù)期成果和意義4.1預(yù)期成果本課題預(yù)期將設(shè)計和合成出一種高靈敏度和高選擇性的雙硫橋基團(tuán)光學(xué)傳感體系，并利用分子動力學(xué)模擬和定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析方法優(yōu)化分子性質(zhì)。具體成果如下：（1）成功合成出具有雙硫橋基團(tuán)的分子。（2）實現(xiàn)對目標(biāo)分子的高靈敏度和高選擇性檢測。（3）探究分子內(nèi)雙硫橋結(jié)構(gòu)的變化對分子光學(xué)性質(zhì)的影響，優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)和傳感系統(tǒng)的性能。4.2意義本課題的研究成果可望為石墨烯、納米技術(shù)以及生物化學(xué)分析等領(lǐng)域提供一種新的光學(xué)傳感體系，能夠在極小的濃度下進(jìn)行高靈敏度、高選擇性的檢測，為大規(guī)