Recentemente, il gruppo del Prof. Tianrui Zhai presso il Beijing Institute of Technology (BIT) ha proposto una tecnica per determinare l'eccesso enantiomerico (ee) basata sulla singolarità microlaser optofluidica (EP). La tecnica misura la chiralità degli enantiomeri utilizzando la polarizzazione del laser WGM (Unidiretional Echo Wall Mode) indotto da EP e rileva la concentrazione enantiomerica mediante la lunghezza d'onda del laser, che consente la determinazione diretta di ee in condizioni di concentrazione sconosciute, cosa che non è possibile con metodi convenzionali.
Fig. 1. a) Rappresentazione schematica di un microlaser optofluidico vicino al punto di singolarità (EP) per la determinazione dell'eccesso enantiomerico. b) Effetto di rotazione potenziato dal WGM. c) Variazioni di intensità dei modi magnetico trasversale (TM) ed elettrico trasversale (TE) indotte dalla rotazione della polarizzazione del laser. d) Variazioni di intensità dei modi magnetico trasversale (TM) ed elettrico trasversale (TE) indotte dalla rotazione della polarizzazione del laser.
Nella moderna chimica farmaceutica, la purificazione e l'analisi dei farmaci chirali sono cruciali. Gli enantiomeri nelle molecole chirali (vale a dire, le forme destrorse e sinistrorse della molecola) possono avere attività farmacologiche molto diverse. Pertanto, la determinazione accurata di ee, ovvero la determinazione della purezza enantiomerica, è essenziale per la sicurezza e l'efficacia del farmaco. I metodi convenzionali di solito richiedono due diverse tecniche per misurare rispettivamente la chiralità e la concentrazione, un processo complicato e inefficiente. Il presente studio è innovativo in quanto fornisce un’unica tecnica per svolgere entrambi i compiti contemporaneamente. Inoltre, i test tradizionali spesso richiedono attrezzature costose e grandi quantità di reagenti chimici con sensibilità limitata.
Recentemente, il gruppo del Prof. Tianrui Zhai presso il Beijing Institute of Technology (BIT) ha proposto una tecnica basata sulla determinazione EP microlaser fotofluidica di ee. Il nucleo di questa tecnologia è un microlaser optofluidico basato su WGM, che induce un laser unidirezionale mediante EP, consentendo al laser di rilevare sia i cambiamenti di chiralità che quelli di concentrazione degli enantiomeri. Questo test a due parametri non solo semplifica le fasi sperimentali, ma migliora anche significativamente la sensibilità e l'accuratezza del test.
I risultati mostrano che questo nuovo metodo funziona bene nel rilevamento di composti chirali a varie concentrazioni sconosciute. Soprattutto nella determinazione di importanti molecole bioattive, come aminoacidi e zuccheri. Inoltre, questa tecnologia ha ottenuto un notevole successo nel ridurre il consumo di reagenti e semplificare il processo operativo. Mentre i metodi convenzionali utilizzano generalmente volumi di reagente dell'ordine di millilitri, questo metodo consuma solo microlitri di reagente, riducendo il consumo di campione di tre ordini di grandezza. Ciò ha un effetto positivo sia sui costi sperimentali che sulla protezione dell’ambiente.
Fig. 2. Chiralità e rilevamento della concentrazione di enantiomeri di otto aminoacidi essenziali.
Questo studio non solo fornisce nuove prospettive teoriche, ma mostra anche un grande potenziale nelle applicazioni pratiche. Si prevede che questo nuovo metodo svolgerà un ruolo importante nei campi dello sviluppo di farmaci, del rilevamento biochimico e del monitoraggio ambientale. In sintesi, questo studio non solo fornisce un nuovo metodo per l’analisi chirale, ma apre anche un nuovo campo di rilevamento chirale biochimico utilizzando microlaser optofluidici. Con l’ulteriore sviluppo e applicazione di questa tecnologia, si prevede che si realizzeranno ulteriori progressi nella chimica farmaceutica e in campi scientifici più ampi.
