トリプトファンエナンチオマー/アスコルビン酸同定のためのキラル蛍光プローブの構築

アミノ酸エナンチオマーのキラル認識は、薬物の有効性の向上、疾患マーカーの検出、および生理学的プロセスの理解に重要です。エナンチオ選択的蛍光同定は、その非毒性、容易な合成、生体適合性のために、研究者の間で注目を集めています。この研究では、カイラル蛍光炭素ドット（CCD）は、熱水反応に続いてキラル修飾を通じて生成されました。蛍光プローブであるFe3+ -CCD（F-CCDS）は、CCDSを複合化することにより構築され、トリプトファン（TRP）のエナンチオマーを区別し、「オンオフ」応答を介してアスコルビン酸（AA）を決定しました。L-TRPは青いシフトでF-CCDの蛍光を大幅に促進できるのに対し、D-TRPはF-CCDの蛍光に影響を与えないことは注目に値します。F-CCDは、L-TRPおよびL-AAの低限界（LOD）を示し、LODはそれぞれ3.98および6.28μmのLODを示しました。F-CCDを使用したトリプトファンエナンチオマーのキラル認識メカニズムは、UV-Vis吸収分光法と密度官能性理論計算によって確認されているように、エナンチオマーとF-CCDの間の相互作用力に基づいて提案されました。F-CCDによるL-AAの測定は、UV-VIS吸収スペクトルと時間分解蛍光減衰で見られるように、L-AAのFe3+への結合を通じてCCDを放出することによっても確認されました。さらに、Fe3+およびFe3+ -CCDからL-TRP/D-TRPに対するCCDのさまざまな応答に基づいて、およびまたはゲートが構築され、薬物検出および臨床診断における分子レベルの論理ゲートの重要性を示しています。

Chiral recognition of amino acid enantiomers is critical in enhancing drug efficacy, detecting disease markers, and understanding physiological processes. Enantioselective fluorescent identification has gained attention among researchers due to its nontoxicity, easy synthesis, and biocompatibility. In this work, chiral fluorescent carbon dots (CCDs) were produced through a hydrothermal reaction followed by chiral modification. The fluorescent probe, Fe3+-CCDs (F-CCDs), was constructed by complexing Fe3+ with CCDs to differentiate between the enantiomers of tryptophan (Trp) and determine ascorbic acid (AA) through an "on-off-on" response. It is worth noting that l-Trp can greatly enhance the fluorescence of F-CCDs with a blue shift, whereas d-Trp does not have any effect on the fluorescence of F-CCDs. F-CCDs showed a low limit of detection (LOD) for l-Trp and l-AA, with an LOD of 3.98 and 6.28 μM, respectively. The chiral recognition mechanism of tryptophan enantiomers using F-CCDs was proposed based on the interaction force between the enantiomers and F-CCDs, as confirmed by UV-vis absorption spectroscopy and density functional theory calculations. The determination of l-AA by F-CCDs was also confirmed through the binding of l-AA to Fe3+ to release CCDs, as seen in UV-vis absorption spectra and time-resolved fluorescence decays. In addition, AND and OR gates were constructed based on the different responses of CCDs to Fe3+ and Fe3+-CCDs to l-Trp/d-Trp, demonstrating the significance of molecular-level logic gates in drug detection and clinical diagnosis.