金纳米粒子检测酪氨酸示意图
酪氨酸(Tyr)为人体必需的氨基酸之一,是人体合成黑色素和神经递质的关键前体,是诊断黑色素瘤、神经性疾病以及早期癌变等疾病的重要检测指标.目前, 常用的Tyr检测方法包括AccQ-Tag法、电位滴定法和高效液相色谱法等. AccQ-Tag法的检出限过高; 滴定法的终点难以判别、特异性差[无法区分色氨酸(Trp)或苏氨酸(Thr)],且受客观环境影响较大; 而高效液相色谱法则存在分析成本高及测试时间长等缺点. 因此, 研究一种高灵敏、高特异性和低成本的Tyr检测方法具有重要意义.
液晶(LC)兼具液体的流动性及固体的光、电、磁等各向异性等特点.处于向列型液晶态的LC分子具有长程取向序而无位置序, 这一独特的分子排列方式导致表面微小的地貌或化学结构变化即可引起其取向变化,同时此取向变化能传播至数十微米的液晶体中,因此液晶具有很强的光学信号放大作用.自Abbott等研制出基于锚泊转变(取向变化)的液晶生物传感器以来, 这种传感器因具有响应快、检出限低、无需标记、无需复杂和昂贵的读取装置和可肉眼直接检测等优点,已引起研究人员的关注,并相继用于有机毒物、重金属离子以及生物大分子如蛋白质及核酸等的检测.但由于小分子对表面地貌影响小, 所以液晶传感器在生物小分子如氨基酸等的检测中尚鲜见报道.
重庆医科大学生物医学工程研究室熊兴良等人基于酶介导金纳米颗粒(AuNPs)生长构建了液晶生物传感器, 并用于检测酪氨酸(Tyr).将酪氨酸酶(TR)固定于经戊二醛活化的二甲基十八烷基(3-[三甲氧基硅烷]丙基)氯化铵/3-氨丙基三乙氧基硅烷(DMOAP/APTES)混合自组装修饰的玻片表面,当向玻片表面滴加含Tyr的生长溶液时,TR催化Tyr羟基化为左旋多巴(L-Dopa),L-Dopa还原生长溶液中的AuCl4-生成AuNPs并沉积于玻片表面, 导致玻片表面地貌发生变化, 这一变化能诱导液晶取向发生变化进而调控透光量,从而实现对Tyr的检测,且检测浓度可低至6×10-7mol/L.