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用于围手术期微量药物探测的光量子分析方法研究
时间：2010-08-23 17:52:28 来源： 作者：
| 生物电子极化、自旋扩散和自旋动量交换生成量子比特|0>至|1>信息传递，生物电子极化、自旋扩散和自旋动量交换生成量子比特信息交换的速度与生物电子密度和环境温度密切相关[1]。鉴于自主知识产权保护的复方纳米生物结构分子轨道上含有孤立电子，因而它具备生物电子极化、自旋扩散与自旋动量交换生成量子比特|0>至|1>信息传递的潜能[2]。激光是一种激发电子极化、自旋扩散和自旋动量交换生成量子比特信息交换的有效技术方案[3]。激光诱导生物活性分子轨道上孤立电子极化、向上自旋扩散与向下自旋库仑势垒动量交换弛豫过程，产生量子比特|0>→|1>和|1>→|2>→|0>信息传递，光量子比特|2>→|0>弛豫过程产生飞秒激光-显微荧光PL谱[3]。生物电子、光子分别通过自旋为１的光子、自旋为零或１的玻色子和量子场效应实现相互作用，按其作用强度大小依次为强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用，分别对应强相互作用场、电磁场、弱相互作用场。光量子特性是生物电子体系对外场作用的应答，它反映了瞬态光-电子耦合效应。激光载流子可引发生物化学分子中孤立电子从能级较低的基态跃迁至能级较高的第一、第二激发态，高能电子遵循库仑定律，与生物化学分子表面空穴相互作用形成生物电子极化、自旋电子扩散和自旋电子动量交换或表面激发态电子与π电子或阳离子（cation）发生π-π电子共轭聚合、非共价cation-π强相互作用或反向共价（reversed covalent）螯合。分子中价电子如成键电子 电子、 电子（轨道上能量低）和未成键电子n 电子（轨道上能量较低）都可能吸收一定的能量跃迁到能级较高的反键(*、*)轨道上去，-*或n- *跃迁都需要不饱和官能团提供轨道，各种跃迁所需能量大小次序为： - * > n- * -* > n- *。本研究所采用中国发明专利授权品种是一种能提供 轨道如：CH2=CH—CH=CH2和-N=N-和/或未成键电子轨道 n如– OH、–NH2、–Cl来实现价电子跃迁、针对心脑血管疾病关键发病机制、具备高效活性的核酸、蛋白、天然产物复方药物原料[4]。核酸通过氢键等强相互作用力产生杂交反应，通过范德华引力弱相互作用力可形成蛋白质相互作用网络，强相互作用力和弱相互作用力两者均属短程力，通过电磁相互作用长程力实现光-电子耦合效应和激发态动力学弛豫过程[5]。因为中国发明专利授权的复方生物药物分子体系具备最高与最低分子占有轨道、生物电子供体-受体，所以生物分子相互作用遵循库仑定律、量子场效应和量子力学定律。飞秒激光-显微荧光-Raman谱是一种剖析量子比特信息传递的有效技术方案，它通过激光提供能量，改变人工合成分子轨道能级，注入自旋极化电子，产生向上自旋电子扩散电流和向下自旋电子库仑势垒弛豫动力学、量子比特|0>至|1>跃迁过程；高能电子遵循库仑定律，从量子比特|1>释放能量回落至能级较低的量子比特|2>状态，这种向上自旋电子量子比特|2>至向下自旋电子量子比特|0>的动量交换、自旋电子扩散、光-电子耦合的驰豫动力学过程，正好对应于光量子显微荧光发光PL谱(图1)。因此，量子比特PL谱可供直接搜索生物分子凝聚态结构和溶液结构中能量传递和电子传递及其光量子特性，从而剖析环境温度和生物电子密度调控光量子特性。这项研究将有助于量子计算、通讯、测量、存储技术研发，提高现有~10-18 Mol标记技术检测下限，为发展量子富里叶变换（QFT）、高位量子比特算法、量子析因算法矩阵、10-23 Mol免标记微量药物分析、围手术期超微超快诊断新技术提供科学依据和自主知识产权关键技术支撑。 |
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