科学家设计“维纳斯捕蝇器”生物传感器诱捕污染物

 
该研究以热点论文为特色，也被选为该期刊的封面插图。图片来源：Wiley Trinity的科学家通过对色素进行化学改造来像微型金星捕蝇器一样，创造了一套新的生物传感器。
这些传感器能够检测和捕获诸如污染物之类的特定分子，并且很快将具有许多重要的环境，医疗和安全应用。
卟啉是一种独特的深色颜料，也被称为“生命色素”，它是这项突破性创新的关键。
卟啉一词源自希腊语porphura，意思是紫色，第一章详细介绍了卟啉的医学化学历史，可追溯到希罗多德(Herodotus)时代(约公元484年至425年)。
此故事自那时以来一直在发展，并且是Mathias O. Senge教授在三一学院工作的核心。
在活生物体中，卟啉在代谢中起着重要作用，最突出的例子是血红素(负责运输氧气的红细胞色素)和叶绿素(负责收集光并促进光合作用的绿色植物色素)。
在自然界中，这些分子的活性形式在其核心中包含多种金属，这产生了一组独特的特性。
Trinity的研究人员在有机化学主席Mathias O. Senge教授的指导下，选择了一种破坏性方法来研究无金属版本的卟啉。他们的工作创造了全新的分子受体范围。
通过迫使卟啉分子从里到外变成马鞍形，他们能够利用该系统以前无法访问的核心。
然后，通过在活性中心附近引入官能团，它们能够捕获小分子(例如医药或农业污染物，例如焦磷酸盐和硫酸盐)，然后将其保留在受体样腔中。
卟啉是强色化合物，因此当捕获目标分子时，会导致颜色急剧变化。这表明了卟啉作为生物传感器的价值，因为很清楚何时成功捕获了靶标。
KarolisNorvaiša，爱尔兰研究委员会资助的博士学位。该研究的第一作者，三位一体研究人员说：“这些传感器就像维纳斯捕蝇器。如果将分子弯曲变形，它们就像维纳斯捕蝇器的开阔叶子，如果向内看，它会变硬。毛发起触发作用。当任何事物与这些毛发相互作用时，叶子的两个裂片就会闭合。”
然后，卟啉的外围基团选择性地将合适的靶分子固定在其核心内的适当位置，从而形成功能性和选择性的结合袋，就像金星捕蝇器的手指状突起将不幸的靶标昆虫保留在内部一样。
该发现最近发表在Angewandte Chemie国际版上。
这项工作突出了整个欧洲范围的名为INITIO的H2020 FET-OPEN项目的开始，该项目旨在检测和去除污染物。这项工作是由爱尔兰科学基金会提供的初始资金以及慕尼黑工业大学Senge教授获得的August-Wilhelm Scheer客座教授奖而实现的。
Senge教授补充说：“了解卟啉核心之间的相互作用是基于人工卟啉的类酶催化剂的重要里程碑。我们将缓慢而可靠地走到可以实现和利用卟啉-底物界面全部潜力的地步。清除污染物，监视环境状况，处理安全威胁并提供医疗诊断。”