Новый хемосенсор

30 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

корректура

от Софийского университета

Пандемия COVID-19 ясно показала, что нам нужны более совершенные методы быстрого выявления опасных патогенов и веществ. Одним из таких соединений, которое регулярно остается незамеченным, является липополисахарид (ЛПС), широко известный как «эндотоксины».

Эта молекула, обнаруженная во внешней мембране грамотрицательных бактерий, может быть очень вредной для человека. Это может вызвать серьезную иммунную реакцию, вызывающую лихорадку и воспаление. В худших случаях это может привести к недостаточности органов из-за сепсиса.

Удивительно, но для такого повсеместно присутствующего токсина существует очень мало способов эффективно обнаружить присутствие ЛПС. Золотым стандартом его обнаружения является тест на лизат амебоцитов лимулюса (LAL). Поскольку это необходимо делать вручную в чистой лабораторной обстановке, процедура может занять несколько часов и стоит дорого.

Хотя существуют и другие методы обнаружения ЛПС, они также отнимают много времени и обременительны. А затраченное на это время иногда может стать причиной значительных задержек в принятии решений в больницах и на фармацевтических производствах.

На этом фоне исследовательская группа из Японии разработала новую стратегию быстрого обнаружения ЛПС в растворимых образцах. В своем последнем исследовании, опубликованном в журнале Analytical Chemistry, команда представляет многообещающую платформу, которая может революционизировать методы выявления ЛПС.

Первым автором исследования является Хироши Кимото, доктор философии. студент Софийского университета, Япония, и член отдела технического развития компании Nomura Micro Science Co., Ltd. Соавторами исследования выступили Такаси Хаяшита и Такеши Хасимото, оба из Софийского университета, и Йота Судзуки из Университета Сайтама.

Основным компонентом предлагаемой системы анализа ЛПС является ратиометрический флуоресцентный хемосенсор Zn-dpa-C2OPy. Это соединение, которое было разработано для селективного связывания с ЛПС, демонстрирует интересные флуоресцентные свойства. Когда он не связан с ЛПС, он образует небольшие сферические везикулы, которые излучают свет определенной длины волны при возбуждении УФ-лучами.

Однако в присутствии ЛПС хемосенсор образует сложные агрегаты с токсином в растворе; эти агрегаты структурно отличаются от агрегатов либо хемосенсора, либо отдельного ЛПС. Сложные агрегаты хемосенсор-ЛПС излучают свет совершенно другой длины волны при возбуждении УФ-лучами, и их присутствие было дополнительно подтверждено с помощью спектрометрических измерений.

Чтобы добиться высокопроизводительного обнаружения ЛПС, исследователи объединили хемосенсор с системой анализа потока (FIA) и двухволновым флуорофотометром собственной разработки. Эта система позволяет легко смешивать интересующий образец жидкости с известным количеством хемосенсора, а затем смесь подавать во флуорофотометр, который измеряет изменения флуоресценции в ответ на ЛПС. По соотношению интенсивностей флуоресценции можно оценить концентрацию ЛПС во входной пробе.

Одним из главных преимуществ этой системы является ее скорость. «От сбора проб до получения результатов анализа требуется всего одна минута, а производительность по пробам составляет 36 часов в час, что делает этот метод чрезвычайно быстрым и эффективным», — говорит Кимото.

Помимо высокой пропускной способности предлагаемый хемосенсор демонстрирует высокую чувствительность и стабильность для количественного определения ЛПС. Фактически, хемосенсор имеет предел обнаружения 11 пМ (пикомолярный), что ниже, чем у других известных низкомолекулярных хемосенсоров для обнаружения ЛПС. Это означает, что он может обнаруживать более низкие концентрации ЛПС, чем другие альтернативные методы.