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圓二色光譜儀（CD）

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圓二色光譜儀（CD）

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項目介紹

圓二色譜 (Circular Dichroism，簡稱CD)通過入射圓偏振光的波長變化，測定手性樣品的左圓偏振光和右圓偏振光摩爾消光系數之差Δε，利用溶液中的光學活性分子（如蛋白質、DNA）的圓二色性探究蛋白質二級、三級結構的重要手段之一。

圓二光譜以可見光及近紫外光作為入射光源，要求被研究的手性分子要具有發色基團，通過對發色基團的研究來獲得分子結構信息，因此只能提供分子局部的結構信息。

圓二色光譜技被廣泛應用于有機化學，生物化學，配位化學和藥物化學等領域，其主要應用如下：

a）手性結構測定：如官能團的位置及特定原子在手性分子中的位置的測定；

b）構型的測定：利用對應關系和鄰近關系測定密切相關的一類化合物的相對構型；利用八區律等一類經驗和半經驗的規律，結合其它方法測定絕對構型；

c）手性介質（包括溶劑和手性大分子）誘導的光學活性的研究，即一個非手性分子被外部介質所誘導而產生光學活性；

d）溶劑效應：研究溶劑與溶質間的相互作用及該作用對分子的光學活性的影響；

e）圓二色光譜儀還可以用作光譜分析。

樣品要求

1. 液體樣品要澄清透明，且樣品及溶劑至少各5ml；

2. 樣品及溶劑的濃度對測試影響較大，不宜過高或過低；實驗室建議0.1-0.5mg/ml；具體值參考資料（之前測試濃度或文獻濃度或紫外測試濃度50%）；

3. 粉末樣品一般需要10mg左右；

4. 溶劑無法溶解或不能破壞的粉末樣品可以考慮做固體圓二色，但是晶體樣品研磨后可能會改變樣品的圓二色性，不研磨的話對光散射效果強，信號弱；

5.來樣需注明樣品保存條件（干燥、冷凍、冷藏、避光或其他）；


項目案例

常見問題
1、CD光譜的測量條件？

在給定波長范圍內有較強的CD信號和合適吸收值的手性物質。

2、下單時，空白樣品是否算一個樣品？

不算，空白溶劑僅對照用，不另外收費。

3、溶劑或空白對測試的影響有哪些？

液體CD：每種溶劑都有截止波長（可以網上查詢），測試范圍的最小波長不能低于溶劑的截止波長。（例如乙醇的截止波長205nm，則測試范圍最小能到205nm）。緩沖液的濃度過高（一般不高于5mM），很可能在190-200nm會有吸收，從而影響結果。

固體CD：用于壓片的溴化鉀在195nm以下會有吸收，氯化鉀在190nm以下會有吸收，對應的測試范圍也只能到195nm或者190nm。

4、原始數據進行預處理的步驟介紹？

（1）基線校正：由于實驗過程中可能會受到環境噪音的影響，基線校正是去除這些影響的重要步驟。可以使用多種方法進行基線校正，比如線性擬合或多項式擬合等。

（2）歸一化處理：為了便于比較不同樣品或不同條件下的數據，常常需要對數據進行歸一化處理。歸一化可以使得數據在同一量綱下進行比較，通常使用最大的吸光度值進行歸一化。

（3）平滑處理：原始數據中可能存在一些隨機噪聲，可以采用移動平均、Savitzky-Golay濾波等方法對數據進行平滑處理，以提高信號的可識別性。

5、圓二色譜結果怎么分析？

圓二色譜的結果需要考慮峰值位置、峰值強度、峰形、色譜圖形和對比分析等因素進行分析：

（1）圓二色譜圖譜中的峰值位置可以告訴我們樣品的二級結構信息。一般來說，α α-螺旋結構在約 208 nm 和 222 nm 為負峰，190–193 nm 附近為正峰；β-折疊結構在約 215–220 nm 為負峰，195 nm 左右為正峰。另外，β-折疊結構也不是只看 210–220 nm 這一處，通常還要結合 195 nm 附近的正峰、整條譜線形狀以及不同結構成分的疊加一起判斷。通過觀察峰值位置的變化，可以推斷樣品的二級結構變化；

（2）峰值強度反映了樣品對旋光的吸收程度，強度越高表示吸收越強。通過比較不同樣品的峰值強度，可以判斷它們的結構差異；

（3）圓二色譜圖譜的整體形狀也提供了有關樣品結構的信息。例如，如果圖譜呈現出對稱的雙峰形狀，那么可能存在一種手性結構。而如果圖譜呈現出單峰形狀，那么樣品可能是非手性的；

（4）通過比較不同條件下的圓二色譜圖譜，可以觀察到樣品結構的變化。例如，當樣品在不同溫度下進行測量時，可以觀察到峰值位置的變化，從而推斷樣品的熱穩定性等。

6、圓二色譜數據分析需要哪些軟件支持？

在進行圓二色譜數據分析時，選擇合適的軟件工具能夠大大提高分析效率和準確性。以下是一些常用的軟件及其特點：

OriginLab：Origin是一款強大的數據分析和繪圖軟件，支持多種數據處理和統計分析功能，非常適合用于圓二色譜數據的可視化和定量分析。

Matlab：Matlab以其強大的數學計算和數據可視化能力而著稱，適用于復雜的數據處理和分析任務，許多研究人員利用Matlab開發自定義算法來分析圓二色譜數據。

GraphPad Prism：Prism是一款用戶友好的統計分析軟件，尤其在生物醫學領域得到廣泛應用，適合進行光譜數據的統計分析和可視化。

CDPro：CDPro專門用于圓二色譜數據的分析，能夠進行二級結構的定量分析及構象變化的監測，是研究人員常用的專業工具。

SpectraGryph：這款軟件支持多種光譜數據格式，提供多種數據處理與分析功能，適合用于圓二色譜數據的分析。

7、圓二色譜數據分析的應用領域有哪些？

圓二色譜數據的分析在多個領域中具有重要應用，以下是一些主要的應用領域：

生物技術與制藥：在藥物研發過程中，通過圓二色譜分析可以監測蛋白質的折疊狀態、穩定性及其與藥物分子的相互作用，提供關鍵的結構信息。

食品科學：圓二色譜技術可以用于分析食品中蛋白質的構象變化，幫助評估食品的營養價值及其加工過程對蛋白質結構的影響。

?環境科學：通過分析環境樣品中的生物大分子，研究其在不同環境條件下的穩定性和反應性，為環境保護和治理提供科學依據。

材料科學：在新材料的研發中，圓二色譜技術可以用于分析聚合物和納米材料的分子結構及其性能，為材料設計提供參考。

臨床醫學：圓二色譜在疾病診斷中具有潛在應用，通過分析生物樣品中蛋白質的構象變化，輔助疾病的早期診斷和預后評估。

通過不斷深化圓二色譜數據分析的研究，相關領域的科學家們可以更好地理解分子行為及其在不同條件下的變化，從而推動科學研究的進展與創新。

8、影響圓二色譜實驗結果的因素有哪些?

影響圓二色譜實驗結果的因素很多，主要包括溫度、濃度、溶劑極性等。這些因素可能會影響分子的構象和手性,從而影響實驗結果。因此，在實驗過程中需要控制這些因素，以確保實驗結果的準確性。

9、圓二色譜 CD和圓偏振發光 CPL的聯系與區別？

二者都依賴“手性→圓偏振光差異”這一核心：CD 是吸收差，CPL 是發射差，CD 回答“手性分子會不會選擇性吸收圓偏振光”，CPL 回答“手性分子發光時會不會選擇性發出圓偏振光”；前者是基態指紋，后者是激發態指紋。兩者共用樣品、共享手性信息，卻需要完全不同的光路和濃度窗口，先CD篩結構，再CPL看發光手性，已成為手性發光材料研究的標準流程。

圓二色光譜儀（CD）

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