将非发光胺转化为高灵敏荧光标记的革新试剂AQC的介绍与应用

▲ AQC (TD0101)，CAS: 148757-94-2的化学结构式

AQC (TD0101)，CAS: 148757-94-2 是一种对胺基高度选择性的荧光衍生化试剂，专用于氨基酸及含胺位点的预柱标记与高效液相色谱分析。其作用机制基于N-羟基琥珀酰亚胺碳酸酯的强亲电性：在温和碱性条件下，一级或二级胺对活化碳酰基进行亲核取代，逐出N-羟基琥珀酰亚胺离去基，生成稳定的喹啉基氨基甲酰（类似脲）加合物。该共价标记同时引入刚性喹啉荧光团并统一各类分析物的发色基，将原本不发光的胺转化为强荧光衍生物，从而在荧光HPLC中实现皮摩尔级检出限[1,2]。由于AQC可高效修饰一级与二级胺，既覆盖所有蛋白源性氨基酸（含脯氨酸），又可标记肽/蛋白水解物中的N端与赖氨酸ε-胺。

在分析“通路”中，关键组成包括去质子化的胺亲核体、活化的AQC碳酸酯以及N-羟基琥珀酰亚胺离去基。AQC通过显著降低胺酰化反应的活化能来“调控”该通路，得到高衍生化完全度与相对一致的响应因子。喹啉基标记提高了疏水性并统一光谱特性，改善反相色谱保留与峰形，同时显著增强荧光量子产率，相较于未标记分析物获得更高的信噪比与线性范围[1,2]。实践中，样品经衍生化后进行HPLC分离与荧光检测，因共用荧光团而可在复杂基质中实现多组分的灵敏定量。

在生物研究中，AQC作为化学标签，将含胺代谢物与序列位点转化为稳健的丰度与身份报告信号。它支持蛋白水解产物、细胞/组织提取物与培养基中氨基酸的绝对定量；在蛋白质组学中用于评估氨基酸组成、监控酶解完整性与肽段N端状态；在代谢与营养化学中提升游离氨基酸及生物胺的低丰度检出，且对二级胺的兼容性优于传统试剂。通过为不同胺统一引入荧光团并以可预期方式调整色谱行为，AQC有效实现单通道的标准化检测，简化方法学验证与批间可比性，成为高灵敏、高特异胺类分析的重要工具[1,2]。

■ 2. 文献分享
■ 2.1 Quality control of pollen products in the market by quantitative analysis of total amino acids with liquid chromatography

▲ 7 组样本主成分分析（PCA）得分散点图。 (A) 原始 PCA 得分图，PC1、PC2 分别解释 44.9%、21.4% 方差； (B) 加入验证点后的 PCA 得分图，PC1、PC2 分别解释 45.2%、21.9% 方差；各组样本空间聚类分离度良好。

AQC (TD0101) 被报告可与初级和次级氨基酸发生反应。本研究建立了一种方法，利用AQC 衍生化流程，结合基于poroshell色谱柱的HPLC并配合DAD检测，实现对多种蜂花粉中总氨基酸的同时分离与定量。在该分析流程中，进行了柱前AQC 衍生化，以便在上机检测前完成对样品中氨基酸的标记。方法学验证结果进一步显示，AQC 可与初级与次级氨基酸发生反应，这与研究所针对的蜂花粉水解产物中的多类氨基酸特性相吻合。以上证据共同表明，AQC 在该研究中作为关键衍生化试剂，支撑了多类型蜂花粉样品中总氨基酸的同时测定，并以其对多种氨基酸基团的反应性为该色谱分析流程提供了基础。[3]

▲ 柱前衍生高效液相色谱法测定游离氨基酸色谱图，荧光检测器激发波长 250 nm，发射波长 395 nm。

AQC (TD0101) 在本研究中用于氨基酸的衍生化，能在温和条件下高效作用于一、二级氨基酸并形成稳定的荧光衍生物，有利于实现定量分析。通过AQC衍生化，引入了稳定的喹啉基发色—荧光体系，使检测可在250 nm激发、395 nm发射条件下获得高选择性的荧光信号。研究流程中，在碱性硼酸盐缓冲体系下，胱氨酸作为发生AQC衍生化的物种，其所得色谱峰按制造商指南以总胱硫醚（以半胱氨酸当量计）进行报告与量化。AQC方法还显示出良好的分析稳定性：AQC衍生化的氨基酸在至少八天内保持化学稳定，支持较长时间序列或批量分析的可靠定量。经条件优化发现，当流动相pH为5.0时，所有AQC–氨基酸衍生物均可实现清晰的基线分离，从而促进各分析物的准确识别与定量。综上，AQC在该研究中实现了对氨基酸的高效、稳定衍生化，并配合灵敏且选择性的荧光检测参数与合适的色谱条件，确保所有AQC标记分析物的分离与量化表现。[4]

▲ 不同理论方法计算的反应能垒高度（左）及对应速率常数随温度的变化曲线（右）。CASCI、VQE-shallow、AQC-high 分别采用不同量子化学计算方案。

AQC (TD0101) 被描述为一种经典方法，可构建浅层量子线路，以期在所需精度下近似矩阵乘积态。只要已知可制备目标态的量子线路，AQC 亦可用于处理在经典上难以处理的状态。在本研究中，作者采用 ADAPT‑VQE（浅层）后接 ADAPT‑AQC（低深度）的流程，沿随时间变化的质子转移哈密顿量生成七个近似基态波函数的线路；在无噪声条件下，利用 AQC 的显著压缩能够精确恢复质子转移能垒。由 AQC‑high 编译的线路与 VQE 和 CASCI 数值表现出极佳一致性。AQC‑low 线路相对于 VQE‑shallow 的最小保真度为 97%，且其资源需求足以在当前可用量子硬件上实现。进一步地，AQC 在张量网络模拟中已实现至多 100 个量子比特的数值验证，ADAPT‑AQC 则达到 50 个量子比特，显示出在所测试情境下的可扩展性。综合而言，这些结果表明，AQC 能在保持与高精度参考良好一致性的同时显著压缩线路深度，并可通过低深度变体在现有硬件约束下实现高保真地逼近目标变分态。[5]

AQC通过利用N-羟基琥珀酰亚胺碳酸酯的强亲电性，在温和条件下与一、二级胺发生亲核酰基取代反应，形成稳定的喹啉基氨基甲酰加合物，实现高效共价标记并显著增强荧光信号。文献报道表明，AQC能够高效衍生化多种胺类，实现灵敏的荧光HPLC定量分析，支持生物样品中氨基酸的绝对定量，并广泛应用于蛋白质组学、代谢组学及营养化学研究。此外，AQC还应用于量子计算领域，成功构建高保真度的浅层量子线路。未来研究可聚焦于拓展AQC对更多含胺生物分子的分析能力，优化复杂基质中的衍生化条件，以及深化其在新兴量子硬件平台中的应用潜力。

Q1: AQC通过什么化学机制实现对胺的衍生化？

A1: AQC利用N-羟基琥珀酰亚胺碳酸酯的强亲电性，在温和碱性条件下被一、二级胺亲核进攻，逐出N-羟基琥珀酰亚胺离去基，生成稳定的喹啉基氨基甲酰加合物。

Q2: AQC在哪些分析领域中表现出有效性？

A2: AQC在高效液相色谱预柱衍生化用于氨基酸荧光检测中表现优异，支持蛋白水解物、细胞提取物、培养基中的氨基酸绝对定量，并广泛应用于蛋白质组学、代谢组学和营养化学研究。

Q3: AQC如何助力量子计算研究？

A3: AQC作为一种经典方法，可构建浅层量子线路以高保真度近似矩阵乘积态，实现对质子转移动力学的精确模拟，并在数值测试中展现出优良的可扩展性，支持高达100量子比特的应用。

[1] Cohen SA, Michaud DP, et al. Synthesis of 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate and its application to amino acid analysis. Anal Biochem. 1993;211(2):279-287.

[2] Cohen SA, De Antonis KM, et al. Applications of amino acid derivatization with 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate. J Chromatogr A. 1994;661(1-2):25-34.

[3] Li L, Zhang X, Wang X, Qiu Y, Li W, Guo L, et al.. Quality control of pollen products in the market by quantitative analysis of total amino acids with liquid chromatography. Heliyon. 2024;10(16):e35833.

[4] Konuklu D, Eylem C, Göçerler F, Süslü İ. A Rapid and Validated Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatographic Method with Pre-Column Derivatization and Fluorescence Detection for Quantification of Twenty Amino Acids in Total Parenteral Nutrition Solutions.. Journal of chromatographic science. 2026;64(2):.

[5] Kovyrshin A, Manawadu D, Altamura E, Pennington G, Jaderberg B, Brandhofer S, et al.. Approximate quantum circuit compilation for proton-transfer kinetics on quantum processors.. Physical chemistry chemical physics : PCCP. 2026;28(4):3035-3054.