適體Pt納米顆粒的碰撞在大鼠腦中蛋白質(zhì)的無標記安培檢測的應用

瀏覽次數(shù)：1066　發(fā)布日期：2022-8-30　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責任自負

蛋白質(zhì)是細胞的組成部分和核心主角，在分子水平上參與神經(jīng)系統(tǒng)的所有過程，如信號、學習和記憶。蛋白質(zhì)濃度或結(jié)構(gòu)的變化可觸發(fā)許多腦相關(guān)疾病，如阿爾茨海默病(AD)，作為疾病診斷的生物標志物。雖然有方法可以檢測與疾病相關(guān)的蛋白，但大多數(shù)操作和程序都較為復雜。所以他們迫切需要一種無標記、便攜式的方法來敏感地檢測復雜的腦液中的蛋白質(zhì)。

單粒子碰撞是一種新興的、功能強大、靈敏度高的碰撞檢測技術(shù)，但是在分析小分子時，其在復雜生物環(huán)境中的生物大分子檢測（如蛋白質(zhì)）中的應用仍然具有挑戰(zhàn)性。由于便攜性和小型化的優(yōu)勢，電化學方法已被證明是檢測多種神經(jīng)化學物質(zhì)的強大技術(shù)之一。自2004年成立以來，電化學碰撞作為一種新的電化學技術(shù)，受到了越來越多的關(guān)注。該方法已用于分析目的，通過測量氧化還原活性納米顆粒（NPs）的本體電解或阻止微電極電流的氧化還原非活性納米顆粒產(chǎn)生的電流，或當NPs催化在底層微電極上動力學緩慢的內(nèi)球電子轉(zhuǎn)移反應時的電催化放大（ECA）產(chǎn)生的電流。由于電化學碰撞法可以在一個納米顆粒上響應信號，因此它與傳統(tǒng)的系綜測量非常不同，僅限于提供大量納米顆粒的平均信號。到目前為止，電化學碰撞方法已被證明是一種強大的方法，并被探索到廣泛的應用，從深入的基礎研究到單納米粒子電催化、單分子檢測、生物電化學、胞吐和生物傳感。

2019年3月19日，中國科學院化學研究所的張悅等人的課題組在分析化學（ANALYTICALCHEMISTRY）上發(fā)表了題為“Collision of Aptamer/Pt Nanoparticles Enables Label-free Amperometric Detection of Protein in Rat Brain ”的研究論文，提出了一種簡便的電化學碰撞方法，可以靈敏和選擇性地檢測大鼠腦復雜腦脊液中的血小板源性生長因子（PDGF）。

方法：PDGF檢測策略的示意圖。（a）單個PTNP的一次碰撞事件示意圖產(chǎn)生一個瞬態(tài)電流階躍，該階躍（b）在適體/PTNP形成時被抑制，（c）然后在PDGF存在下恢復。

結(jié)果：聯(lián)氨在CFME處的電化學氧化是一個緩慢的過程，在+值為0.5V時不能達到穩(wěn)定狀態(tài)。然而，這種氧化過程在-0.2V時很容易發(fā)生。隨著鉑電極表面修飾的適配體數(shù)量的增加，氧化峰電流逐漸減小，這是由于活性面積的減少，以及對聯(lián)氨氧化的隧穿電子距離的增加。這與用檸檬酸離子覆蓋或用SH-DNA修飾的PtNPs所獲得的緩慢動力學非常相似。48聯(lián)氨的氧化動力學很大程度上依賴于Pt的表面化學，這形成了這里展示的使用粒子碰撞檢測PDGF的基礎。

為了獲得高靈敏度和合適的電位，他們選擇了聯(lián)氨作為電化學碰撞測量的指標。其他球內(nèi)氧化還原反應，如氧還原不考慮碰撞電流受其溶解度差的限制。通過實驗結(jié)果表明適體錨定PtNPs的表面和適體的吸附和解吸到PtNPs是瞬態(tài)電流的抑制和恢復的主要原因。他們還研究了適配體/PtNPs對PDGF檢測的選擇性。

他們研究了在含有聯(lián)氨和適配體/PtNPs的磷酸鹽緩沖液中，不同濃度的PDGF的碰撞事件。如圖3A所示，在0.1pM~0.1nM(ΔI(nA)=0.21的范圍內(nèi)，瞬態(tài)電流與PDGF的濃度呈線性相關(guān)，由于腦脊液的較高離子強度會導致PtNPs的聚集，并在粒子碰撞介導的檢測中產(chǎn)生假信號。相比之下，適配體在aCSF和水中的顏色變化都很小。適配體在高鹽生物相關(guān)樣品中具有良好的穩(wěn)定性，這可能是由于表面的適配體具有很強的保護作用。還研究了適配體對PDGF檢測的選擇性。應具有很強的選擇性(圖3C)。加入多種生物學相關(guān)蛋白，包括BSA、HSA，在含有10 mM聯(lián)氨和適配體的磷酸鹽緩沖液中沒有產(chǎn)生可感知的瞬態(tài)電流他們開發(fā)的策略的高選擇性和開啟模型鼓勵探索該系統(tǒng)在大鼠腦中PDGF檢測中的實用性。

適配體/PtNPs偶聯(lián)物對PDGF的反應具有很強的選擇性，注意到裸露的PtNPs可以吸附蛋白質(zhì)，這也會抑制信號。但是結(jié)果和回收率表明，他們提出的這種方法對于檢測腦脊液中的蛋白是可靠的。

結(jié)論：綜上所述，該研究提出了一種簡便的電化學碰撞方法,大鼠腦復合腦脊液中PDGF的靈敏和選擇性檢測。這種方法是通過整合PTNP的碰撞活性和適體對蛋白質(zhì)的選擇性識別而開發(fā)的。適體/PtNPs綴合物在生理環(huán)境下高度穩(wěn)定，PDGF選擇性產(chǎn)生碰撞電流，提供定量響應。此外，未來的工作也需要進一步研究針對描述的高選擇性和敏感性策略，并可以推廣并應用于許多生物學和生理學挑戰(zhàn)。

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