手性分级多孔 Co (OH)2的可控合成及其在快速手性识别与分离中的应用

针对手性污染物检测中样品制备繁琐、分析耗时长等问题，研究人员开展手性氢氧化钴（CF-Co (OH)2）纳米材料研究。制得可调手性及形貌的 α-Co (OH)2，实现氨基酸快速比色鉴别和 BMAA 超灵敏分离，为环境监测提供新平台。

　　在环境与健康领域，手性污染物的威胁日益凸显。像 β-N - 甲基氨基 - L - 丙氨酸（BMAA）这类具有神经毒性的氨基酸类似物，会在水生生态系统中呈现对映体特异性的生物累积，给生态平衡和人类健康埋下隐患。然而，当下针对手性环境污染物的分析手段，主要依赖色谱技术，不仅需要长达 24 小时的大量样品制备工作，而且检测限在 0.1-10 μg/L，难以满足现场快速检测和高通量筛查的需求。传统方法在样品处理、检测效率和灵敏度等方面的局限，使得开发更高效的手性污染物分析技术迫在眉睫。

为解决这些难题，国内研究人员开展了手性花状氢氧化钴（CF-Co (OH)₂）纳米材料的研究，相关成果发表在《Analytica Chimica Acta》。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为结构导向剂、手性氨基醇苯丙氨醇为手性模板、钴盐为无机前驱体的可控合成方法，以及结合固相萃取 - 高效液相色谱 - 串联质谱（SPE-HPLC-MS/MS）的检测技术。

结果

1. 材料合成与表征：通过调节 App、NH₄OH、Co²⁺和 CTAB 的摩尔比，成功合成了具有可调手性（R/S/RS 构型）和形貌（方形、粗糙表面、雪花状、花状）的分级多孔 α-Co (OH)₂。研究发现，胶束模板、定向聚集和晶面选择性生长在控制分级孔隙结构中起到关键作用。
2. 双重功能验证：该材料展现出双重功能。一是可在 5 分钟内对氨基酸进行快速比色鉴别，精密度良好（相对标准偏差 RSD=4.9%，n=6），并通过尿液中 L - 色氨酸（L-Trp）的定量（17.1±0.4 μg/mL）得到验证；二是通过 SPE-HPLC-MS/MS 实现 BMAA 的超灵敏分离，检测限低至 0.02 μg/kg，处理速度比传统方法快 144 倍。BMAA 能与钴形成胺络合物，产生浓度依赖性的黄色显色，可在淡水样品中实现 50 μg/kg 的目视检测。
3. 现场检测与机制研究：现场测试成功在鲫鱼中检测到 BMAA（0.39±0.03 μg/kg），证实了食物链的生物放大作用，且在不同基质中回收率良好（90.1-102.7%）。手性特异性研究表明，通过构型特异性的 “三点结合” 机制（分子内结合能：-18.7 kcal/mol），BMAA 与 R-Co (OH)₂、DAB 与 S-Co (OH)₂表现出不同的亲和模式，在 10 分钟内即可实现 91.4% 的对映体过量。

结论与讨论

本研究成功合成了形貌可编程的手性材料 CF-Co (OH)₂，为快速现场环境监测和高通量毒素分析提供了通用的分析平台。该方法符合世界卫生组织关于饮用水中藻类毒素检测的指导方针，为复杂环境和生物样品中手性污染物的鉴别提供了新途径，在环境监测和健康风险评估领域具有重要的应用价值。