新的实验方法 IRDOSY 揭示分子结构和大小

阿姆斯特丹大学的研究人员开发了一种新的红外光谱方法，可以同时表征分子结构和大小。该方法称为红外扩散有序光谱(IR-DOSY)，可以将不同大小的分子很好地分离成不同的红外峰组。

在一篇刚刚被AngewandteChemie接受的论文中报告了IR-DOSY，研究人员预见到分析应用在蛋白质、聚合物、药物和生物医学等不同领域的应用。他们目前正在开发实施IR-DOSY概念的实用化学探针的第一版。

红外(IR)光谱是分析化合物的重要工具。它有助于根据分子的官能团和空间构象识别分子。一般来说，红外光谱对分子的大小不敏感。受现有NMR光谱学方法的启发，阿姆斯特丹的研究人员现在将扩散有序光谱学原理应用于IR。

在这里，样品中存在的分子在光谱分析之前根据它们的扩散行为进行分离。IR-DOSY依赖于分子的扩散完全由其大小决定的事实——这一概念由阿尔伯特·爱因斯坦在1905年关于微观粒子布朗运动的经典论文中首次确立。

IR-DOSY光谱仪使用一种简单而有效的流动方法，将混合物和纯溶剂输送到样品室中，从而产生空间上不均匀的溶质分子分布。停止流动后，溶质分子开始扩散到纯溶剂区域，扩散速度取决于它们的扩散系数。

在室中最初只有溶剂的位置测量红外吸收。随着时间的推移，扩散的溶质分子开始出现在红外光束中。以这种方式，对于所有类型的分子，单独的红外光谱在不同的时刻被记录下来，具体取决于它们的大小。因此，IR-DOSY产生一个二维光谱，其中IR频率沿一个轴，而扩散常数(或等效地，尺寸)沿另一轴。

蛋白质、聚合物和纳米粒子

在他们的AngewandteChemie论文中，研究人员认为，尽管IR-DOSY的分离能力低于典型的色谱方法，但它的优点是不需要事先了解样品中存在的化合物的化学结构。甚至可以通过添加电泳装置来主动分离样品溶液中的物质，从​​而提高分离能力。

本文介绍的应用包括蛋白质聚集体和原纤维的分析。在这里，IR-DOSY可以同时研究通常在样品中共存的单体、低聚物和原纤维。聚合物和塑料纳米粒子构成了另一个有趣的研究领域，因为样品通常包含许多不同大小的分子。

尺寸选择性和结构敏感性也可以使IR-DOSY在制药和生物医学领域发挥作用。例如，它具有检测药品中存在的微量小分子的潜力。

在生物医学方面，它可用于例如检测和结构表征人血清中的低分子量物种。在所有情况下，IR-DOSY分析都提供了有关样品中分子或分子聚集体的大小或大小分布的有价值信息。