Synthetische Methodologie voor Asymmetric Ferroceen Afgeleid Bio-conjugaat Systems via Solid Phase Resin-gebaseerde Methodologie

Biosensoren zijn kleine apparaten die biomoleculaire herkenning technologie in dienst als platform voor selectieve analyse en worden gebruikt voor hun specificiteit, snelheid en lage kosten. Elektrochemische biosensoren voor de detectie van biomoleculen bij het ​​front van dit veld vanwege hun eenvoud, kosteneffectiviteit en hoge gevoeligheid. ^1,3 De algemene anatomie van deze sensoren een elektrode is voorzien van een herkenningsmolecuul specifiek voor de biologische merker plaats . Binding van de biomarker van de herkenningsmolecuul resulteert in een lokale verandering van mogelijke of feitelijke die kunnen worden gedetecteerd door meting. Om de herkenningsdeel datum kan variëren van enzymen, ^4-8 antilichamen, ^9-12 hele cellen, 13-16 receptoren, ^17-20 peptiden ^21-23 pt ^DNA-24 en zijn grotendeels gericht op grotere, biologische moleculen. ^25-28 Onderzoek inspanningen in deze arena zijn voornamelijk geconcentreerd op immunosensoren wheopnieuw een immunoglobuline wordt geïmmobiliseerd met een redox actieve kern (zoals ferroceen) en gebruikt om een ​​antilichaam van belang te detecteren. Deze studies zijn uitgesloten van klinische toepassingen te wijten aan slechte precisie en tijd het verbruik als gevolg van de complicaties die voortvloeien uit het gebruik van antigeen / antilichamen. ^1,3 Groeiende aandacht is gericht op de detectie van kleine moleculen (minder dan 1 kg / mol) van biomedische , voeding en milieu interesse in aanvulling op de nationale veiligheid. ²⁹ De bekendste voorbeelden van biosensor apparaten zijn zelftest glucose monitors, die gezeefdrukt enzym elektroden gekoppeld aan een pocket-size amperometrisch meter hebben. Deze systemen gebruiken typisch een coulometrische werkwijze waarbij de totale hoeveelheid lading die door de glucose oxidatiereactie wordt gemeten over een periode van tijd. Verhandelbare apparaten moeten draagbaar, robuust en met de hand worden gehouden om gebruik facile voor de bevolking te maken in het algemeen.

Redox-tags zoals ferrocene zijn necessary om de elektrochemische detectie van biomarkers of kleine moleculen in oplossing meeste biomarkers zijn niet intrinsiek elektrochemisch actief. ^30-38 Ferrocene een organometallische molecule dat een gouden standaard voor elektrochemie, waardoor het een uitstekende keuze voor integratie in elektrochemische biosensoren maakt. -Ferroceen gebaseerde redox-actieve soorten hebben al veel aandacht oogstte vanwege hun kleine formaat, goede stabiliteit, gemakkelijke synthetische toegang, gemakkelijk chemische modificatie, relatieve lipofiliteit, en het gemak van redox-tuning. ^3,30-42 Kleine moleculen op basis van de ferrocene kern hebben uitgebreid gebruikt als detectoren van metaalionen en kleine moleculen. ^32-38,43 Systems richt grotere soorten zoals biomoleculen hebben de bevestiging van grote antilichamen of immunoglobulinen te ferroceenderivaten die zijn ingebed op een elektrochemische oppervlak benut. ^{1,3,39 44} In elk geval, de potentiële en actuele intensity van de Fe ^III / Fe ^II redoxkoppel werd gewijzigd op moleculaire koppeling, waardoor een nieuwe spectroscopische handgreep die de aanwezigheid van de analyt molecuul. Deze wijziging vloeit voort uit de grote overlap ontstaat tussen de pi-systeem van het cyclopentadienyl ringen en de ijzer d-orbitalen. Als de pi-systeem gemodificeerd, dwz gederivatiseerd of reageerden dan de orbitale interactie beurt verandering. Dit zal de Fe kern beïnvloeden en kan worden waargenomen als een verschuiving in het potentieel van de Fe ^III / Fe ^II koppel. ^40,45,46 deze eigenschappen dergelijk systeem aantrekkelijk voor gebruik als een van hoeveelheid middel in een immunoassay of elektrochemische biosensor.

Om ferroceen met systemen voor specifieke biosensor capaciteit produceren optimaal een Cp-ring veranderen met de bio-receptor specifiek is voor een doelwitmolecuul en gebruik de andere Cp-ring als moleculaire ketting aan de elektrochemische uitlezing of electrode (Figuur 1). Synthese van deze asymmetrische ferroceenderivaten wordt uitgedaagd door nevenreacties en de vorming van dimere en polymere species gevormd bij intermoleculaire verknoping. ⁴⁷ echter koppelingschemie produceren van een amidebinding is de meest directe route naar eenvoudige derivaten van ferroceen met biologische componenten bieden peptiden en hun metabolieten. Daarom kan vastefasetechnieken eerst ontwikkeld in de jaren 1950 door Merrifield voor peptidesynthese worden toegepast organometallische verbindingen die ferroceen. Door het gebruik van de orthogonaal gesubstitueerde 1'-Fmoc-amino-ferroceen-1-carbonzuur molecuul, een ferroceen systeem dat een receptor groep (biotine), elektrochemische uitlezing (ferroceen), en immobiliseren-linker component (cysteine) kan bevatten, geconstrueerd en hierin beschreven. De synthese van deze bio-conjugaat wordt besproken, evenals bewijs voor immobilisatie op een gouden ondergrond. Dit werk vertegents de eerste presentatie van een systeem dat bestaat uit biotine, ferroceen en een aminozuur voor immobilisatie op een gouden oppervlak.