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科學家們開發了一種新的技術，在奈米尺度上揭示了涉及單個分子的隱藏生化路徑。來自埃克塞特大學生活系統研究所的研究人員團隊利用光建立了一種實時監測單個分子結構和特性的手段。這種創新的方法使該團隊能夠將分子暫時橋接在一起，為了解分子的動態提供了一個重要的方式。研究成果發表在《Nature Communications》上。
單個分子的結構及其特性（如手性）是很難探測到的。在埃克塞特大學 Frank Vollmer教授領導的這項新研究中，研究小組能夠觀察到奈米級的反應，而這些反應在其他情況下是無法實現的。
硫醇/二硫鍵交換（或蛋白質中二硫鍵的形成和重排的主要方式）尚未在平衡狀態下在單分子水平上進行充分研究，部分原因是不能在批次樣品中進行光學解析。
然而，光可以在微米大小的玻璃球體周圍迴圈，形成共振。然後，被困的光可以反覆與周圍環境相互作用。透過將金奈米粒子附著在球體上，光被增強並在空間上被限制為病毒和氨基酸的大小。
由此產生的光子耦合允許檢測接近奈米粒子的生物分子，而這些生物分子附著在金上，分離，並以各種方式相互作用。
儘管這種技術的靈敏度很高，但缺乏特異性。像原子離子這樣簡單的分子可以被檢測到，並且可以辨別出某些動態，但我們卻不一定能分辨出它們。
Serge Vincent說："我們花了一些時間才縮小了如何可靠地對單個分子進行取樣。平衡時的正向和反向反應速率是平衡的，在一定程度上，我們試圖揭開這些微妙的動力學的面紗。"
由二硫鍵調節的反應途徑可以將相互作用約束在奈米粒子上的單個硫醇感測位點上。這種方法的高保真度建立了對正在進行反應的分子特徵的精確探測。
透過在金表面上放置連線基，可以根據其電荷和迴圈本身來分離與硫醇化物質的相互作用。感測器訊號具有與還原劑是否存在相關的清晰模式。如果是，訊號以可控的方式振盪，而如果不是，則振盪變得隨機。
對於每個反應，可以解析出離開基團的單體或二聚體狀態。
令人驚訝的是，當單個分子與之相互作用時，光子共振在頻率和/或線寬上發生變化。在許多情況下，這一結果表明了一種質子振動耦合，可以幫助識別單個分子，最終實現表徵。
論文標題為《Optoplasmonic characterisation of reversible disulfide interactions at single thiol sites in the attomolar regime》。