澳大張宣軍、黃冠豪團隊/南科大吳長鋒團隊 Nat. Commun.: 圓偏振發光材料制備新策略 - 細菌發酵
2025-02-03 來源：高分子科技
手性現象在自然界中無處不在，從宏觀的宇宙星云和大氣氣旋，到微觀的蝸牛貝殼和牽牛花藤蔓，甚至在構成生命體的核心分子中，都能觀察到手性的存在。圓偏振光（CPL）作為一種光手性現象，在信息加密、信息存儲和3D顯示等領域具有廣泛的應用前景。目前，CPL材料的制備主要依賴于化學和物理策略，包括手性熒光分子的合成、分子組裝、金屬有機框架（MOF）、共價有機框架（COF）、液晶材料和纖維素材料等方法。化學合成途徑通常涉及復雜冗長的步驟和手性拆分過程，而分子組裝途徑則通過分子間弱相互作用將發光分子置于手性環境中，但這種方法可能導致產物穩定性較差。相比之下，生物合成途徑在生物酶的催化下，具有自發、綠色和高效的特點。由于生物體內富含L-氨基酸、D-葡萄糖等手性分子，生物合成在制備CPL材料方面具有獨特優勢。然而，由于缺乏生物活性發光前體和合適的生物反應器，CPL材料的可控生物合成仍面臨諸多挑戰。此外，生物活性發光前體共價鍵嵌入的確認方法也有待進一步發展。
研究團隊首先設計并合成了一系列具有不同熒光顏色的糖基化分子作為細菌發酵的活性前體，并評估了這些分子的CPL性質。研究發現，盡管S1-S4分子基于D-葡萄糖衍生物，但它們并未表現出CPL活性。然而，當引入剛性的手性聯萘結構后，A1-A3分子表現出CPL活性，盡管其不對稱因子較小，僅為10-4到10-3量級。為了進一步增強CPL性質，研究團隊將這些發光分子與細菌發酵葡萄糖培養基進行共聚。通過對雜化細菌纖維素膜的CPL性質評估，研究發現，原本無CPL活性的S1-S4分子在細菌發酵后表現出CPL活性，而A1-A3分子的不對稱因子也得到了顯著提升。
圖1 |細菌發酵形成CPL活性細菌纖維素的示意圖。a 細菌纖維素通過細菌中的纖維素合酶催化的β-1,4-糖苷反應原位生成。b原位細菌發酵引發無CPL活性的糖基化分子表現出CPL。c 弱不對稱因子的的糖基化分子在原位細菌發酵后其CPL性能得到增強。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56253-7
版權與免責聲明：本網頁的內容由中國聚合物網收集互聯網上發布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯系我們及時修改或刪除。郵箱：info@polymer.cn。未經本網同意不得全文轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
（責任編輯：xu）
相關新聞
- 同濟大學劉國鋒課題組 AFM 綜述：膽甾相液晶組裝體系中圓偏振發光的動態調控 2026-02-02
- 同濟大學劉國鋒、張弛與華東理工曲大輝團隊 AFM：氯橋介導超分子聚集體實現圓偏振發光顏色調控及手性信號可逆反轉 2025-07-22
- 中科院化學所陳傳峰研究員團隊《Nat. Commun.》：非手性發光分子溶液體系高不對稱因子圓偏振發光 2025-03-29
- 南林黃洋副教授等 AFM：生物合成法構筑氮功能化細菌纖維素基高性能固態電解質 2024-04-25
- 華中大楊光教授團隊《Prog. Mater. Sci.》綜述：細菌纖維素 - 生物合成的分子調控、超分子組裝及結構調控和功能性質 2022-06-06
- 圣路易斯華盛頓大學Fuzhong Zhang（張福中）課題組ACS Nano：在微生物合成超高性能蛛絲材料上取得新進展 2021-07-26
