Detecção quantitativa de sers de ácido úrico através da formação de nanojunções plasmônicas precisas dentro de Agregados de Nanopartículas de Ouro e Cucurbit[n]uril
Summary
Um complexo hospedeiro-convidado de cucurbit[7]uril e ácido úrico foi formado em uma solução aquosa antes de adicionar uma pequena quantidade em solução Au NP para a espectróscopia raman (SERS) com visão quantitativa de Raman (SERS) com um espectrômetro modular.
Abstract
Este trabalho descreve um método rápido e altamente sensível para a detecção quantitativa de um importante biomarcador, ácido úrico (UA), via espectrescopia raman aumentada pela superfície (SERS) com um baixo limite de detecção de ~0,2 μM para múltiplos picos característicos na região da impressão digital, usando um espectrômetro modular. Este esquema de biosensação é mediado pela complexidade hospedeira-hóspede entre um macrociclo, cucurbit[7]uril (CB7) e UA, e a subsequente formação de nanojunções plasmônicas precisas dentro do Au NP auto-montado: nanoaggregados CB7. Uma síntese fácil de Au NP de tamanhos desejáveis para substratos SERS também foi realizada com base na abordagem clássica de redução de citratos com uma opção a ser facilitada usando um sintetizador automatizado construído em laboratório. Este protocolo pode ser facilmente estendido à detecção multiplexada de biomarcadores em fluidos corporais para aplicações clínicas.
Introduction
O ácido úrico, que é o produto final do metabolismo de nucleotídeos de purina, é um importante biomarcador no soro sanguíneo e na urina para o diagnóstico de doenças como gota, pré-eclâmpsia, doenças renais, hipertensão, doenças cardiovasculares e diabetes 1,2,3,4,5. Os métodos atuais para detecção de ácido úrico incluem ensaios enzimáticos colorimétricos, cromatografia líquida de alto desempenho e eletroforese capilar, que são demorados, caros e requerem uma preparação amostral sofisticada 6,7,8,9.
A espectroscopia raman aprimorada na superfície é uma técnica promissora para o diagnóstico rotineiro de ponto de cuidado, pois permite a detecção seletiva de biomoléculas através de suas impressões digitais de vibração e oferece inúmeras vantagens como alta sensibilidade, resposta rápida, facilidade de uso e sem preparação ou mínima de amostras. Substratos sers baseados em nanopartículas metálicas nobres (por exemplo, NPs Au) podem aumentar os sinais de Raman das moléculas de analito em 4 a 10 ordens de magnitude10 através de forte aprimoramento eletromagnético causado pela ressonância de plasmon de superfície11. Os Au NPs de tamanhos sob medida podem ser facilmente sintetizados em oposição à fabricação demorada de nanocompositos metálicos complexos12, e, portanto, são amplamente utilizados em aplicações biomédicas devido às suas propriedades superiores 13,14,15,16. Apego de moléculas macrocíclicas, cucurbit[n]urils (CBn, onde n = 5-8, 10), na superfície dos NPs Au podem melhorar ainda mais os sinais sers das moléculas de analito, pois as moléculas de CB altamente simétricas e rígidas podem controlar o espaçamento preciso entre os Au NPs e localizar as moléculas de analito no centro ou nas proximidades dos hotspots plasmônicos através da formação de complexos hospedeiros-convidados (Figura 1)17, 18,19,20. Exemplos anteriores de estudos do SERS utilizando Au NP: CBn nanoagreguras incluem nitroexplosivos, aromáticos policíclicos, diaminostilbena, neurotransmissores e creatinina 21,22,23,24,25, com as medidas sers sendo realizadas em uma cuvette ou carregando uma pequena gota em um portador de amostra personalizado. Este esquema de detecção é particularmente útil para quantificar rapidamente biomarcadores em uma matriz complexa com uma alta reprodutibilidade.
Aqui, um método fácil para formar complexos hospedeiros-convidados de CB7 e um importante biomarcador UA, e quantificar UA com um limite de detecção de 0,2 μM via agregações mediadas por CB7 de Au NPs em mídia aquosa foi demonstrado usando um espectrômetro modular, o que é promissor para aplicações diagnósticas e clínicas.
Protocol
Representative Results
Discussion
O método de síntese automatizada descrito no protocolo permite que os Au NPs de tamanhos crescentes sejam reproduzidos. Embora existam alguns elementos que ainda precisam ser realizados manualmente, como a rápida adição de citrato de sódio durante a síntese de sementes e a verificação periódica para garantir que a tubulação PEEK seja segura, este método permite NPs Au de grandes tamanhos (até 40 nm), o que normalmente exigiria múltiplas injeções manuais de HAuCl4 e citrato de sódio, para ser…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A TCL agradece o apoio do Royal Society Research Grant 2016 R1 (RG150551) e do Prêmio líder futuro da UCL BEAMS financiado através do prêmio de Patrocínio Institucional da EPSRC (EP/P511262/1). WiKC, TCL e IPP agradecem ao Studentship financiado pelo Programa de Anexo de Pesquisa A*STAR-UCL através do CDT EPSRC M3S (EP/L015862/1). A GD e a TJ agradecem ao CDT EPSRC M3S (EP/L015862/1) pelo patrocínio de sua discuagem. TJ e TCL reconhecem a Camtech Innovations por contribuição ao ensino do TJ. Todos os autores são gratos ao Fundo de Acesso Aberto da UCL.
Materials
| 40 nm gold nanoparticles | NanoComposix | AUCN40-100M | NanoXact, 0.05 mg/ mL, bare (citrate) |
| Centrifuge tube | Corning Falcon | 14-432-22 | 50 mL volume |
| Cucurbit[7]uril | Lab-made | see ref. 19 | |
| Gold(III) chloride trihydrate | Sigma aldrich | 520918 | ≥99.9% trace metals basis |
| Luer lock disposable syringe | Cole-Parmer | WZ-07945-15 | 3 mL volume |
| Luer-to-MicroTight adapter | LuerTight | P-662 | 360 μm outer diameter Tubing to Luer Syringe |
| PEEK tubing | IDEX | 1572 | 360 μm outer diameter, 150 μm inner diameter |
| PEEK tubing cutter | IDEX | WZ-02013-30 | Capillary Polymer Chromatography Tubing Cutter For 360 µm to 1/32" OD tubing |
| Raman spectrometer | Ocean Optics | QE pro | |
| Sodium citrate tribasic dihydrate | Sigma aldrich | S4641 | ACS reagent, ≥99.0% |
| Sonicator | |||
| Standard Probe | Digi-Sense | WZ-08516-55 | Type-K |
| Syringe pump | Aladdin | ALADDIN2-220 | 2 syringes, maximum syringe volume 60 mL |
| Thermocouple thermometer | Digi-Sense | WZ-20250-91 | Single-Input Thermocouple Thermometer with NIST-Traceable Calibration |
| ThermoMixer | Eppendorf | 5382000031 | With an Eppendorf SmartBlock for 50 mL tubes |
| Uric acid | Sigma aldrich | U2625 | ≥99%, crystalline |
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