Small：Au–S取向组装中的手性匹配，实现D/L-葡萄糖的高灵敏电化学分辨

手性是自然界的一项基本属性，也是调控生物分子功能的核心因素。手性对映异构体在药物研发与生物代谢领域往往表现出显著活性差异。以葡萄糖（Glu）为例，D-Glu 是生物体能量代谢的关键底物，而 L-Glu 则几乎不具备代谢活性。因此，准确识别 D-/L-Glu 对阐明生物代谢机制、开发靶向药物具有重要科学意义。然而，D-/L-Glu 两种对映异构体均含四个连续手性中心（C2–C5），仅手性碳上所连羟基呈镜像对称；二者在分子式、化学键类型和基础理化参数上完全相同。更重要的是，在多手性中心体系中，单个手性构型的差异易被整体结构平均化，导致对映异构体间微观的手性差异无法转化为宏观可测信号，从而形成"信号转导瓶颈"。尽管高效液相色谱、质谱等传统技术能实现一定程度的对映异构体分离，但这些方法难以有效捕获被平均化的手性信号，因而无法满足高精度手性识别的要求。

电化学传感技术凭借"分子相互作用—电信号输出"这一独特的直接转导机制，在生物医学诊断、环境监测和食品安全评估等领域展现出重要应用价值。该技术兼具响应快速、操作简便、检测成本低和动态范围宽等优势。然而，传统电化学方法在识别具有多个连续手性中心的对映异构体时仍存在根本性局限：常规电极界面缺乏精确的手性识别单元，无法将多手性中心对映异构体细微的构型差异转化为可清晰区分的电化学响应信号。鉴于此，本文提出一种"Au–S 定向组装—手性匹配放大"策略，用于对 D-/L-Glu 对映异构体进行高效、精准、灵敏的区分。D-/L-半胱氨酸（Cys）作为手性锚定配体，通过 Au–S 键在金纳米颗粒（Au NPs）表面自组装，形成致密有序的手性分子识别界面。借助 D-/L-Cys 与 Glu 之间的手性构型匹配，该界面优化了 Glu 在 Au NPs 催化活性位点的吸附，并调控界面电子转移效率，从而将 Glu 的构型信息转导为可量化的电化学信号。电化学结果表明，该体系对 D-/L-Glu 表现出显著的手性识别特异性，解决了多手性中心对映异构体的识别难题，为手性分析提供了新的概念范式与实验平台。

• 界面设计与手性构筑：提出"Au─S 定向组装—手性匹配放大"策略，以硼氢化钠还原氯金酸制得金纳米颗粒，再引入 D-/L-半胱氨酸（Cys）作为手性锚定配体，利用其末端巯基与 Au 形成稳定的 Au─S 共价键，实现 Cys 在 Au NPs 表面的位点专一、有序取向锚定，构建出具有明确立体化学取向的手性识别界面。

• 优异对映识别性能：所构建的电化学传感器在宽浓度范围内对 D-/L-葡萄糖均保持良好的线性响应，可满足定量检测需求。灵敏度呈现显著的手性差异：Au-D-Cys 对 D-Glu 的响应明显强于 L-Glu，Au-L-Cys 则呈现相反的镜像趋势，体现出优异的对映选择性。

• 选择性顺序解析：在电化学响应上，同手性组合显著优于异手性组合，直观印证"同手性识别优于异手性识别"的核心规律；本征识别来源上，裸 Au NPs 对照实验严格界定——其对两种对映体的响应几乎完全重合，本身不具备固有手性识别能力。这一"表观响应顺序—本征识别来源"的相互剥离，将性能增益明确归因于手性构型匹配效应，而非金纳米颗粒本底活性的差异。

  
  

图1. (a) 裸 Au NPs 与手性 Au-D-/L-Cys 的合成示意图；(b) Au-D-Cys 和 (c) Au-L-Cys 对应的 TEM（上）与 HRTEM（下）图像；(d) Au-D-/L-Cys 的 HAADF-STEM 图像及 Au、S 元素分布图（元素 mapping）；(e) DLS 粒径分布曲线、(f) UV–vis 吸收光谱和 (g) XRD 图谱，对应 Au NPs、手性 Au-D-/L-Cys 及 D-/L-Cys。

图2. (a) Au NPs 经分子间相互作用与 D-Cys、L-Cys 自组装的示意图；(b) D-Cys、L-Cys、Au-D-Cys 和 Au-L-Cys 的 FTIR 光谱；(c) Au 2p 和 (d) S 2p 的高分辨 XPS 谱图；(e) Zeta 电位对比、(f) CD 光谱和 (g) g 因子谱图，对应 Au NPs、Au-D-Cys 和 Au-L-Cys。

图3. (a) 四种手性组合的 CD 光谱对比；(b) Au、Au-D-Cys 和 Au-L-Cys 与 D-Glu、L-Glu 相互作用后的 Zeta 电位对比；(c) 不同手性组合的纳米颗粒粒径强度分布；(d) Au-D-Cys 和 (e) Au-L-Cys 手性表面与 D-/L-Glu 对映异构体孵育后表征分子相互作用的 FT-IR 透射光谱；(f) 不同手性组合的 EIS 谱图，插图为等效电路模型；(g) 手性识别示意图（左）及同手性/异手性相互作用中的氢键作用示意（右）。

图4. (a) 基于 Au-D-/L-Cys 识别 D-/L-Glu 的电流响应原理示意图；(b) Au-D-Cys（上）和 Au-L-Cys（下）与 D-Glu、L-Glu 相互作用的 CV 曲线；(c) 主成分分析（PCA）图；(d) Au-D-Cys 与 D-Glu 在不同扫速（10–100 mV/s）下的 CV 曲线；(e) Au-D-Cys 和 Au-L-Cys 与不同浓度（1–558 μM）D-Glu、L-Glu 相互作用的 I–t 曲线；(f) 电流密度–浓度线性曲线；(g) 手性传感器对多种潜在干扰物质的选择性评价。

本研究通过"Au–S 定向组装—手性匹配放大"策略构建了手性识别界面，实现了对 D-/L-Glu 对映异构体的高效、选择性识别。D-/L-Cys 作为手性锚定配体，经 Au–S 键在 Au NPs 表面自组装，形成致密有序的手性识别界面。Cys 的手性中心通过空间构型匹配与立体专一性氢键，与 D-/L-Glu 发生立体选择性相互作用，从而优化 Glu 在 Au NPs 催化位点的吸附、调控界面电子转移效率，并将手性构型信息高效转导为可量化的电化学信号。电化学表征证实，所构建的界面已成功集成于电化学传感器中，可实现 D-/L-Glu 的准确定量与稳健的对映选择性区分。本工作建立了一条独具特色的策略，实现了对多手性中心对映异构体的高选择性识别，推动了纳米尺度手性识别过程机理层面的深入认识。

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