纳米金传感器检测胱谷胱甘肽和半胱氨酸示意图
谷胱甘肽(GSH)和半胱氨酸(Cys)均为含有巯基的生物分子, 具有重要的生理作用. GSH是生物体内一种重要的内源性抗氧化剂, 具有抗毒素和活性氧化物(ROS)的作用, GSH的消耗与糖尿病、艾滋病及神经组织退化等疾病密切相关.
Cys作为一种生物标志分子, 是老年痴呆及心血管等相关疾病的生理调节剂. 微量GSH和 Cys的精确测量将有助于相关疾病的研究.
目前, 检测GSH和Cys的方法主要有液相色谱、毛细管电泳、表面增强拉曼光谱、电化学方法、荧光法和比色法等, 其中液相色谱、毛细管电泳和表面增强拉曼光谱等方法需使用昂贵的仪器. 电化学方法检测GSH的机理主要是基于GSH的氧化还原反应, 检出限通常仅在纳摩尔水平. 为了提高GSH的检测灵敏度, Miao等利用GSH竞争修饰在金电极上的寡核苷酸,再利用另一个金电极和纳米金颗粒检测被竞争下来的寡核苷酸, 实现了GSH的间接检测, 检出限虽然低至0~4 pmol/L, 但该方法操作较为复杂. Xu等和Jia等基于GSH(或Cys)竞争结合T-Hg2+-T结构中的Hg2+, 发展了GSH(或Cys)的荧光检测方法, 检出限通常局限在纳摩尔水平.因此, 发展操作简便、灵敏高且选择性好的检测GSH和Cys的方法仍具有重要意义.
湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室羊小海等人构建了一种高灵敏检测谷胱甘肽(GSH)和半胱氨酸(Cys)的新型电化学生物传感器. 先将富含T碱基的DNA1和DNA2探针分别修饰在金电极和纳米金颗粒(AuNPs)上, 再加入Hg2+, 通过形成 T-Hg2+-T结构使AuNPs结合到金电极表面. 当加入GSH(或Cys)后, GSH(或Cys)可以竞争结合T-Hg2+-T结构中的Hg2+, 使AuNPs离开电极表面. 由于AuNPs上修饰的DNA探针能够静电吸附大量电活性物质六氨合钌( RuHex), 因此该过程可引起计时电量信号的显著变化, 据此实现了GSH(或Cys)的高灵敏检测. 该传感器的检出限达10pmol/L, 比荧光法或比色法降低了2 ~3 个数量级. 实验结果表明, 该传感器具有较好的选择性 .