手性的调节与化学和制药工业中的关键应用密切相关，如对映体选择性识别、对映体分离、和不对称催化。在手性化合物中，氨基酸是生命活动的基本大分子。它们不仅是蛋白质的核心构建块，还参与细胞代谢过程，支持生命系统的正常运行，确保各种系统的协调运作。不同构型的氨基酸在生命系统中具有不同的功能，并且生命过程中发生的各种生化反应与手性识别有关。因此，开发一种快速有效的氨基酸对映体鉴定方法在化学和生物医学等领域具有重要意义。

  近期，兰州理工大学王坤杰教授与牛小慧副教授领衔的科研团队在手性分子识别研究领域取得重要突破。研究团队创新性地设计开发了一种基于PBA/MoS₂@CSH异质结结构的手性水凝胶电化学传感器，该传感器考虑了各种组分的协同作用，以获得界面催化活性和对映选择性识别性能。通过交联壳聚糖负载法将CoFe PBA和MoS₂负载到壳聚糖手性水凝胶中（图1）。利用壳聚糖手性水凝胶特有的立体微环境及其与底物间的氢键相互作用，实现了对色氨酸对映体的差异化识别，通过CoFe PBA/MoS₂异质结构建的定向界面电场，显著促进了电子转移过程。通过EIS、CV、DPV表明CoFe PBA与MoS₂之间的界面电场使得其电化学性能有所提升（图2a，2b，2c）。且峰值电流与扫描速率呈线性关系，表明吸附控制在电化学过程中占主导。（图2d，2e）在循环稳定性测试中可与看出，随着时间的变化，电压信号无明显变化，进而表明PBA/MoS₂(1:2)@CSH十分稳定（图2f）。吸附能的相关理论计算结果表明，L-Trp分子由于其立体化学性质更容易吸附在PBA/MoS₂(1:2)@CSH的表面上，从而实现了Trp对映体的手性识别（图3a）。相关理论计算表明CoFe PBA/MoS₂界面存在强烈的相互作用，导致更多电子的积累和界面电场（IEF）的产生（图3b，3c），这将加速Trp催化氧化过程中的电子转移，并进一步扩大其峰值电流以增强识别效果。手性水凝胶和异质结之间的协同效应可以通过分子水平的手性调节和与多尺度异质结构的协同作用来实现功能集成和性能突破。

图1.PBA/MoS₂(1:2)@CSH制备流程图

图2： PBA/MoS₂(1:2)@CSH电化学性能测试

图3：色氨酸对映体在PBA/MoS₂(1:2)@CSH上的吸附和界面电场的驱动力探索

  该工作以“Tuning enantioselective recognition and synergistic catalytic activity by heterojunction of chiral polysaccharide hydrogel interface electric field”为题发表在《ACS Nano》上。文章第一作者是兰州理工大学牛小慧副教授。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

  该团队以设计低维纳米材料为出发点，深入和精确的分析相关的构效关系和涉及的机理，为低维材料在能源化工、电化学传感等领域提供研究基础，形成了一系列研究进展，在《Chemical Engineering Journal》、《Small》、《Analytical Chemistry》、《ACS Sensors》等期刊发表相关研究成果。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c06687