Новый полипептид

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 6624 (2022) Цитировать эту статью

1540 Доступов

4 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Функционализированные биомолекулами флуоресцентные нанокластеры золота (AuNC) привлекли большое внимание благодаря хорошей биосовместимости, стабильным физико-химическим свойствам и значительным ценовым преимуществам. Несоответствующая концентрация Cu2+ может вызвать множество заболеваний. В этом исследовании AuNC были синтезированы в щелочном водном растворе с использованием бычьего сывороточного альбумина (БСА) в качестве матрицы. Затем пептид CCYWDAHRDY соединили с AuNC. Кроме того, оценивали флуоресценцию синтезированного ответа CCYWDAHRDY-AuNC на Cu2+. Результаты показали, что CCYWDAHRDY-AuNC могут чувствительно обнаруживать Cu2+. После добавления Cu2+ в систему зондов флуоресценция CCYWDAHRDY-AuNC гасилась. Условия детектирования: pH 6 и 30 °C в течение 10 мин, линейная зависимость между концентрацией Cu2+ и интенсивностью флуоресценции хорошая в диапазоне 0,1 ~ 4,2 мкмоль/л. Уравнение регрессии составило y = – 105,9x + 693,68, коэффициент линейной корреляции – 0,997, минимальный предел обнаружения – 52 нмоль/л.

Накопление ионов тяжелых металлов в экологической системе увеличивает риск нанесения вреда окружающей среде и здоровью человека1,2,3,4,5. Ионы тяжелых металлов могут легко влиять на ферменты и нуклеиновые кислоты и изменять биологическую активность организмов6. Cu2+ играет важную роль в биологии как переходный металл, и правильное потребление Cu2+ необходимо для поддержания здоровья организма7,8. Однако несоответствующая концентрация Cu2+ может вызвать множество заболеваний. Например, анемия и снижение зрения являются симптомами, вызванными недостатком Cu2+, а чрезмерное содержание Cu2+ может ускорить ухудшение болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона9,10,11,12,13. Cu2+ широко распространены в почве и воде, легко поступают в организм человека по пищевой цепи. Мониторинг Cu2+ в режиме реального времени является необходимым условием безопасности пищевых продуктов и профилактики заболеваний14,15. Для обнаружения Cu2+16,17,18,19,20 применены флуоресцентная спектроскопия, колориметрия, электрохимический анализ и газовая хроматография. Технология флуоресцентного анализа привлекла широкое внимание благодаря своей высокой чувствительности, простоте эксплуатации и высокой скорости обнаружения. С развитием наноматериалов и флуоресцентных зондов нанокластеры золота (AuNC) в качестве флуоресцентных датчиков для обнаружения загрязняющих веществ в окружающей среде и продуктах питания привлекли внимание многих исследователей21,22.

AuNC состоят из десятков или даже сотен атомов золота со средним размером частиц менее 2 нм23,24. По сравнению с традиционными флуоресцентными красителями или белками AuNC обладают превосходными свойствами, такими как незначительное влияние на активность организмов, высокая стабильность, низкая токсичность и высокая биосовместимость благодаря их химической инертности и сверхтонкому размеру25. Кроме того, AuNC имеют больший стоксовый сдвиг и более сильную флуоресцентную эмиссию26. При добавлении катионов многовалентных металлов связь Au–S на поверхности AuNC разрывается за счет взаимодействия карбоксильных групп и ионов металлов, что приводит к тушению люминесценции27,28.

Свойства флуоресценции AuNC можно регулировать с помощью соответствующих лигандов и биосовместимых каркасов29,30. Предыдущие исследования показали, что AuNC можно получать с использованием белков, аминокислот, пептидов, тиолов, нуклеиновых кислот и других биомолекул в качестве лигандов, которые обладают высокой степенью биосовместимости и могут использоваться для бесинтерференционного обнаружения биологических материалов31,32,33, 34. В частности, пептиды часто используются для синтеза биосовместимых и функциональных нанокластеров металлов из-за их особой трехмерной структуры, регулируемой последовательности, удобства синтеза и экономичной цены33. Например, Юань и его коллеги сравнили NC Au25, защищенные длинноцепочечной пептидной нуклеиновой кислотой GSH, с богатыми электронами группами -COOH и -NH2, вызывающими более сильную люминесценцию35. Цистеин (C) обладает хорошей координационной способностью36, а тирозин (Y) обладает сильной способностью восстанавливать ионы металлов37. C и Y обычно вводятся в последовательность пептида для получения AuNC. Некоторые пептиды можно сочетать с AuNC для быстрого и эффективного обнаружения высокотоксичных ионов. Например, биолюминесцентный датчик CCYR6H4-AuNCs снижает предел обнаружения и повышает селективность по Hg2+ в воде38.