선형 이분법

선형 이색성(LD) 또는 감쇠는 평행광의 흡수와 배향축에 ^[1]수직인 편광의 차이입니다.이는 투과율이 입사하는 선형 편광의 방향에 따라 달라지는 물질의 특성입니다.기술로서, 그것은 주로 분자의 기능과 구조를 연구하는데 사용된다.LD 측정은 물질과 빛의 상호작용에 기초하므로 전자기 분광학의 한 형태이다.

이 효과는 다양한 파장의 빛이 다수의 화학 시스템을 탐침할 수 있는 전자파 스펙트럼에 적용되었습니다.현재 LD의 주요 용도는 합성 고분자뿐만 아니라 생체 고분자(예: DNA) 연구에 있다.

기본 정보

선형 편파

LD는 한 방향으로만 편광된 빛인 선형 편광을 사용합니다.이것은 하나의 평면에서만 진동하는 전자장 벡터인 파동을 발생시켜 빛이 우주를 여행할 때 전형적인 정현파 모양을 만들어 냅니다.방향과 수직인 빛을 사용함으로써 분자의 한 차원에 흡수되는 에너지가 다른 차원에 비해 얼마나 더 많은지 측정하여 실험자에게 정보를 제공할 수 있습니다.

빛이 조사 대상 분자와 상호작용을 할 때, 분자가 빛을 흡수하기 시작하면, 전자가 광 들뜸에 따라 분자 내부의 전자 밀도가 변화합니다.이러한 전하 이동을 전기적 전이라고 하며, 그 방향을 전기적 전이 편파라고 합니다.LD가 측정값인 것은 이 특성입니다.

배향 분자의 LD는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있다.

LD = A-A_║┴

여기서_║ A는 방향 축에 평행한 흡광도, A는_┴ 방향 축에 수직인 흡광도입니다.

LD 신호를 생성하기 위해 모든 파장의 빛을 사용할 수 있습니다.

따라서 생성되는 LD 신호에는 생성할 수 있는 신호에 대해 두 가지 제한이 있습니다.전기 천이가 방향 축과 평행한 화학 시스템의 경우 다음과 같은 방정식을 작성할 수 있습니다.

LD = A_║ - A_┴ = A_║ > 0

대부분의 화학 시스템에서 이는 분자의 길이에 걸쳐 편광된 전기적 전이를 나타낸다(즉, 방향 축에 평행).

또는 전기 전이 편광은 분자의 방향과 완전히 수직이라는 것을 알 수 있으며, 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있다.

LD = A_║ - A_┴ = - A_┴ < 0

이 방정식은 전기 천이가 분자의 폭(즉, 방향 축에 수직)에 걸쳐 편광된 경우 기록된 LD 신호를 나타내며, LD의 경우 두 개의 조사 가능한 축 중 작은 축이다.

따라서 LD는 두 가지 방법으로 사용할 수 있습니다.흐름^{[clarification needed]} 중인 분자의 방향이 알려진 경우, 실험자는 분자의 분극 방향을 볼 수 있으며(분자의 화학적 구조에 대한 통찰력을 제공), 분자의 방향성을 알 수 없는 경우 분자가 흐름에서 얼마나 지향하는지 알아내는 수단으로 사용할 수 있다.

UV 선형 이색성

자외선(UV) LD는 일반적으로 생물학적 분자, 특히 NMR 및 X선 회절과 같은 방법으로 구조적으로 결정하기가 어려운 크고 유연한 긴 분자의 분석에 사용된다.

DNA

DNA는 UV LD 검출에 거의 이상적입니다.그 분자는 매우 길고 매우 얇아서 흐름에서 방향을 잡는 것이 매우 쉽다.이로 인해 강한 LD 신호가 발생합니다.UV LD를 사용하여 연구된 DNA 시스템은 DNA-효소 복합체와 DNA-리간드 ^[2]복합체를 포함하며, 후자의 형성은 운동 실험을 통해 쉽게 관찰할 수 있다.

섬유단백질

알츠하이머병과 관련된 단백질과 프리온 단백질과 같은 섬유성 단백질은 길고 얇은 분자의 한 종류라는 점에서 UV LD의 요구사항을 충족합니다.또한 LD를 사용하여 세포골격^[3] 단백질을 측정할 수도 있습니다.

막단백질

지질막으로의 막단백질 삽입은 LD를 사용하여 관찰되었으며, 실험가는 다양한 시점에서 지질막에 상대적인 단백질의 배향에 대한 정보를 제공하였다.

또한 탄소나노튜브^[4] 및 관련 배위자 복합체를 포함한 다른 유형의 분자가 UV LD에 의해 분석되었다.

얼라인먼트 방법

쿠에트 플로우

Couette 플로우 오리엔테이션 시스템은 UV LD에 가장 널리 사용되는 검체 오리엔테이션 방법입니다.샘플 얼라인먼트 방법으로서 매우 적합한 특성을 가지고 있습니다.쿠에트 흐름은 현재 용액 단계에서 분자를 배향하는 유일한 확립된 수단입니다.또한 이 방법은 LD 스펙트럼을 생성하기 위해 매우 적은 양의 분석 샘플(20~40µl)만을 필요로 한다.샘플의 지속적인 재순환은 시스템의 또 다른 유용한 특성으로, 각 샘플에 대해 많은 반복 측정을 수행할 수 있도록 하여 최종 녹음 스펙트럼에 대한 노이즈의 영향을 감소시킨다.

샘플이 스피닝 튜브와 고정 로드 사이에 끼이는 등 작동 모드는 매우 간단합니다.셀 내부에서 시료를 회전시키면 시료를 통해 광빔이 빛나며, 수평편광에서 산출된 평행흡광도, 수직편광에서 수직흡광도이다.쿠에트 플로우 UV LD는 현재 시판되는 LD 배향 수단 중 유일한 것입니다.

스트레치필름

스트레칭 필름 선형 이색성은 샘플 분자를 폴리에틸렌 ^[5]필름에 통합하는 배향 방법입니다.그런 다음 폴리에틸렌 막이 늘어나면서 막 위에 있는 무작위로 배향된 분자가 막의 움직임을 '따라가게' 합니다.필름의 스트레칭은 샘플 분자가 스트레칭 방향을 향하게 합니다.

관련 기술

순환 이분법

LD는 CD(Circular Dichroism)와 매우 유사하지만 두 가지 중요한 차이가 있습니다.(i) CD분광법은 원편광을 사용하는 반면, LD는 직선편광을 사용한다. (ii) CD실험에서는 분자는 보통 용액에서 자유롭기 때문에 무작위로 방향을 잡는다.관측된 스펙트럼은 용액 내 분자의 키랄성 또는 비대칭성만의 함수이다.생체 고분자 CD는 2차 구조를 결정하는 데 특히 유용하다.반대로, LD 실험에서 분자는 선호 방향을 가져야 하며 그렇지 않으면 LD=0이다.생체 고분자 흐름 방향은 종종 사용되며, 다른 방법으로는 늘어난 필름, 자기장 및 압착된 겔이 있습니다.따라서 LD는 표면에서의 정렬이나 흐름 지향의 고분자에 대한 작은 분자의 결합과 같은 정보를 제공하므로 다른 스펙트럼 분석 기술과 다른 기능을 제공합니다.LD와 CD의 차이는 상호 보완적이며, 서로 함께 사용될 때 생물학적 분자의 구조를 설명하기 위한 강력한 수단이 될 수 있으며, 단일 기술보다 훨씬 더 많은 정보를 밝히는 기술의 조합이 격리되어 있다.예를 들어, CD는 막 펩타이드나 단백질이 접힐 때를 알려주는 반면 LD는 ^[6]막에 삽입될 때를 알려준다.

형광 검출 선형 이색성

형광 검출 선형 이분법(FDLD)은 형광 ^[7]방출의 공초점 검출을 제공하는 동시에 UV LD의 장점을 결합하기 때문에 실험자에게 매우 유용한 기술이다.FDLD는 현미경 검사에서 응용되며, 스캔된 물체의 이방성을 통해 이미지를 기록할 수 있는 DPS(Differential Polarization Spectroopy)를 통해 2차원 표면 매핑의 수단으로 사용될 수 있습니다.FDLD는 인터칼레이션 형광 염료(UV LD를 사용하여 모니터링 가능)와 함께 사용할 수도 있습니다.형광 판독을 위해 두 유형의 편광 사이에 기록된 강도 차이는 UV LD 신호에 비례하므로 DPS를 영상 표면에 사용할 수 있습니다.

레퍼런스