埃克塞特大学 信用:CC0公共领域 科学家们开创了一项新技术，在纳米尺度上揭示涉及单个分子的隐藏生化途径
埃克塞特大学生命系统研究所的一组研究人员利用光建立了一种实时监控单个分子结构和性质的方法
这种创新的方法使团队能够暂时将分子连接在一起，为它们的动力学提供一个重要的视角
这项研究发表在主要期刊《自然通讯》上
单个分子的结构和它们的性质，如手性，很难探测
在弗兰克·沃尔默教授领导的新研究中，该小组能够观察到纳米尺度的反应，否则是无法达到的
硫醇/二硫键交换——或蛋白质中二硫键形成和重排的主要方式——还没有在单分子水平上进行完全的平衡研究，部分原因是这在大量样品中无法进行光学解析
然而，光可以在微米大小的玻璃球周围循环，形成共振
被捕获的光然后可以重复地与其周围环境相互作用
通过将金纳米粒子附着在球体上，光线被增强，空间被限制在病毒和氨基酸的大小
由此产生的光等离子体耦合允许检测接近纳米粒子的生物分子，同时它们附着在金上，分离，并以各种方式相互作用
尽管这项技术很敏感，但缺乏特异性
像原子离子这样简单的分子可以被探测到，某些动力学可以被辨别，但是我们不一定能辨别它们
谢尔盖·文森特评论道:“我们花了一些时间才能够缩小如何可靠地对单个分子进行采样
平衡状态下的前向和后向反应速率是平衡的，在一定程度上，我们试图揭开这些微妙动态的面纱
" 由二硫键调节的反应途径可以将相互作用限制在纳米颗粒上的单个硫醇敏感位点
这种方法的高保真度建立了对经历反应的分子特征的精确探测
通过在金表面上放置接头，基于它们的电荷和循环本身，与硫醇化物质的相互作用被隔离
传感器信号具有与还原剂是否存在相关的清晰模式
如果是，信号以受控的方式振荡，而如果不是，振荡变成随机的
对于每个反应，离去基团的单体或二聚体状态可以被解析
令人惊讶的是，当单个分子与光等离子体共振相互作用时，光等离子体共振的频率和/或线宽会发生变化
在许多情况下，这一结果表明等离子体-振动耦合有助于识别单个分子，最终实现表征
弗兰克·沃尔默教授说:“这是我博士的杰作
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学生谢尔盖·文森特为我们梦寐以求的未来单分子分析技术铺平了道路
这是我们项目“超手性”的关键一步
超手性寻求在我们如何利用光来分析手性分子方面取得突破
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