超分子作用构筑具有高光学不对称性的表面等离子纳米粒子手性组装体

doi:10.7503/cjcu20210293

摘要/Abstract

摘要：

《Science》杂志最近刊发了吉林大学刘堃团队关于手性纳米材料研究的重要进展: 通过超分子作用诱导金纳米棒与人胰岛淀粉样多肽之间共组装, 构筑具有类似于手性液晶结构的纳米螺旋超结构. 与单独的金纳米棒相比, 长程有序的纳米螺旋结构的手性各向异性因子(g-factor)提高了4600倍, 高达0.12. 该工作在液晶与手性无机纳米结构间建立了联系, 为构筑有机-无机光学活性结构提供了统一的设计原则, 并为淀粉样类疾病药物在复杂生物介质中的筛选开发了新方法.

关键词: 手性纳米结构, 各项异性因子, 超分子, 表面等离子体, 淀粉样纤维

Abstract:

Science has recently reported the important progress of chiral nanomaterials achieved by LIU Kun’s group from Jilin University and coworkers. Supramolecular interactions of gold nanorods（NRs） with human islet amyloid peptides catalyze their assembly into metallic superstructures with unusually high cholesteric order. Contrary to current theories， the transition from individual NRs to long straight helices leads to increase of g-factor（up to 0.12） by 4600 times. This work establishes the link between the liquid crystals and chiral inorganic nanostructures； provides unifying design principles for organic and inorganic optically active media and opens new modalities for drug discovery for amyloid diseases.

Key words: Chiral nanostructure, g-Factor, Supramolecular, Surface plasmon, Amyloid fibril

中图分类号:

O636.1+2

TrendMD:

刘冬生. 超分子作用构筑具有高光学不对称性的表面等离子纳米粒子手性组装体. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1619.

LIU Dongsheng. Supramolecular Interactions Induced Chiral Assembly of Plasmonic Nanoparticles with Enhanced Optical Asymmetry. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 1619.

图/表 1

Fig.1 Assembly of hIAPPs with NRs producing LC?like helices with long?range order(A―G) and accele? rated drug screening using high?g assemblies(H―J)[10](A) Schematics of the assembly process of hIAPP monomers with NRs. (B—D) Extinction(Ext.)(B), CD(C), and g-factor(D) spectra for the coassembly process of 4.0-mmol/L hIAPPs with 0.50-nmol/L gold NRs with average lengths and diameters of 50 and 19 nm, respectively. The attribution of CD peaks to the CD of NR-hIAPP assemblies was verified by negligible linear dichroism(LD) intensity. (E, F) TEM images of nanohelices. The nanohelices model in (F) was reconstructed from the TEM images at various tilting angles. The circles represent the pitch of the nanohelices. (G) Reconstructed cryo-TEM tomography images showing the left-handed helices of the straight hIAPP-NR fibers. (H) Schematics for cross-polarization optical cell being illuminated with LED light. NR-hIAPP assemblies are pictured being oriented perpendicularly to the k-vector of photons for simplicity; they form isotropic dispersions in biological media. (I) Photographs of pure NR and NR-hIAPP assemblies monitored by a camera, showing the red light transmitted under cross-polarized conditions. (J) Photographs of the NR-hIAPP assemblies coincubated with two typical inhibiting drugs, i.e., EGCG and D-NFGAIL, in different concentrations.Copyright 2021, American Association for the Advancement of Science.

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