Разработка одного

Dec 20, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 3427 (2022) Цитировать эту статью

Доступы 1876 г.

6 цитат

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Разработан метод одностадийного анализа четырех типов аминокислот с использованием микрофлюидного аналитического устройства на бумажной основе, изготовленного из хроматографической фильтровальной бумаги и ламинированных пленок. Для обнаружения каждой аминокислоты использовали аминоацил-тРНК-синтетазу. Полученное аналитическое устройство на основе ламинированной бумаги (LPAD) содержало четыре зоны ферментативной реакции. Колориметрическое детектирование осуществляли по реакции молибденового синего. Был предложен модельный метод для простого, легкого и одновременного обнаружения нескольких концентраций аминокислот, в отличие от традиционных методов, таких как ВЭЖХ или ЖХ-МС. Метод обеспечивал выборочное количественное определение в диапазонах 3,6–100 мкМ триптофана, 10,1–100 мкМ глицина, 5,9–100 мкМ гистидина и 5,6–100 мкМ лизина с пределом обнаружения 1,1 мкМ, 3,3 мкМ, 1,9 мкМ. и 1,8 мкМ соответственно. Изготовление LPAD было значительно простым, а последующий процесс обнаружения – легким и требовал короткого времени (до 15 мин).

Аналитические устройства на бумажной основе (PAD) обладают важными особенностями, такими как их простая и легкая конструкция для изготовления формы и длины микрофлюидного пути, отсутствие необходимости во внешнем источнике питания и экономическая эффективность. PAD привлекли пристальное внимание исследователей как аналитические платформы1,2,3,4,5. Хотя высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) обычно используется для анализа биологических соединений, она требует много времени и средств6. Об использовании PAD для анализа биологических соединений ранее сообщалось другими исследовательскими группами. Например, Хуанг разработал метод окрашивания платиной для миоглобина в качестве модельного соединения, в котором поверхность коллоидного золота была покрыта платиновыми нанооболочками и оценивалась с помощью тест-полоски, такой как реагент, используемый в тестах на беременность. Им удалось разработать чувствительный метод количественного обнаружения миоглобина, основанный на высоких уровнях каталитической активности7. Другим примером являются полоски силикагеля, разработанные для обнаружения ионов Fe (III). Полоски кремнезема были пропитаны танином, и из-за селективного связывания танина с Fe (III) колориметрическое обнаружение Fe (III) можно было провести визуальным осмотром с использованием антоциана, красного красителя, экстрагированного из капусты8,9,10 . Поскольку бумажные тест-полоски можно изготовить по низкой цене, их можно легко обеспечить в больших количествах для медицинских осмотров и оценки лекарств11.

Содержание свободных аминокислот в сыворотке крови служит индикатором болезненного состояния, например рака, заболеваний печени и диабета; следовательно, они считаются полезными в клинической диагностике12,13. Ранее мы анализировали новую систему анализа аминокислот, используя аминоацил-тРНК-синтетазу (aaRS) в качестве элемента молекулярного распознавания14,15,16,17,18,19. aaRS существуют для каждой из 20 соответствующих аминокислот и участвуют в биосинтезе белков и пептидов в организме. Таким образом, aaRS может служить материалом для распознавания аминокислот20,21,22,23.

Четыре аминокислоты: триптофан, глицин, гистидин и лизин были использованы в качестве модельных аминокислот в этом исследовании из-за их диагностического потенциала при некоторых заболеваниях и их метаболической важности. Синтез серотонина из триптофана угнетается у больных депрессией; следовательно, измерение уровня триптофана может иметь потенциальное применение для диагностики этого состояния24. Глицин является основным компонентом различных биомолекул, таких как глутатион, производные пурина и гемопротеины. Более того, сообщалось, что прием глицина улучшает качество сна25. Гистидинемия — наследственное заболевание, характеризующееся аномальными концентрациями гистидина в плазме, что может привести к умственным нарушениям26. Лизин, одна из незаменимых аминокислот, связана с улучшением баланса питательных веществ в организме человека27.