Высокое содержание мышьяка в грунтовой воде приводит к массовым случаям сильного специфического отравления в Индии и Бангладеше. Для оценки качества воды исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тун (Китай) разработали сенсор, способный к быстрому и точному обнаружению мышьяка в водной среде.
Особо чувствительный сенсор, сконструированный в группе Пей Жу (Pei Zhou), функционирует на принципах колориметрии и резонансного рассеяния (resonance scattering-RS). Обнаружение As(III) в водном растворе осуществляется посредством агрегирования наночастиц золота (AuNPs) в результате специального взаимодействия связывающего мышьяк аптамера1 , мишени (в данном случае ионов As(III)) и катионного поверхностно-активного вещества (ПАВ).
Наночастицы золота обеспечивают колориметрический и RS -отклик в присутствии молекул-мишеней за счет перехода от диспергированного состояния к агрегированному. Катионные поверхностно-активные вещества приводят к агрегации частиц золота и могут осуществлять конкурентное связывание с аптамерами.
В отсутствии мышьяка специфичные к мышьяку аптамеры связываются с ПАВ, что препятствует агрегации наночастиц. Однако при появлении в системе мышьяка комплексы аптамер-ПАВ разрушаются, происходит образование комплексов аптамер-As(III), происходит агрегация наночастиц золота, которую можно наблюдать по изменению цвета конечного продукта (рис.1).
Рис. 1. Схема, поясняющая принцип работы детектора Пей Жу. (рисунок из журнала
Analyst, 2012, DOI: 10.1039/c2an35711a).
Интенсивность его окрашивания, вызванного этой агрегацией, зависит от концентрации мышьяка. При этом было установлено, что в диапазоне концентраций мышьяка в воде от 1 до 1500 ppb (часть на миллиард) интенсивности поглощения света и резонансного его рассеянья (RS) экспоненциально зависят от содержания As(III). При этом достигаются следующие пределы для обнаружения мышьяка в воде: 40 ppm – при наблюдении невооруженным глазом, 0,6 ppm - для колориметрического анализа и 0,77 ppb -для RS канала.
Пей Жу уверен, что такие преимущества нового устройства как отсутствие необходимости в дорогом и сложном оборудовании, экспрессность обнаружения (время определения мышьяка не превышает две минуты), а также высокая селективность к мышьяку позволяют говорить о том, что новая система сможет найти применение на большом количестве территорий, включая развивающиеся страны и сельскую местность.
Тодд Хэрроп (Todd Harrop) из Университета Джорджии, специалист по биохимии металлов и определению ионов тяжелых металлов, отмечает, что работа Пей Жу кажется очень привлекательной из-за того, что в литературе по аналитической химии практически не описаны методы определения токсичного мышьяка на уровне миллиардных долей.
Господин Пей Жу с соавторами планирует использовать разработанную методику для обнаружения других токсичных тяжелых металлов – ртути, кадмия и др. В перспективе исследователи хотят интегрировать несколько биосенсоров в одну систему для одновременного обнаружения сразу нескольких «мишеней».
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
Источник(и):
Yuangen Wu , Le Liu , Shenshan Zhan , Faze Wang and Pei Zhou, «Ultrasensitive aptamer biosensor for arsenic(III) detection in aqueous solution based on surfactant-induced aggregation of gold nanoparticles». Analyst, 2012.
http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2936
