Сверхчувствительное обнаружение эндокринных разрушителей с помощью сверхтонких плазмонных спектральных гребёнок
Растущая распространённость гормон-индуцированных раков и нарушений репродуктивного тракта требует новых технологий для обнаружения эндокринных разрушителей на уровне нанограмм на литр. Учёные из Китая создали ультракомпактный волоконно-оптический биосенсор, демонстрирующий сверхтонкие плазмонные спектральные гребёнки и усиленный конъюгат-индуцированной биоамплификацией. Он показал предел обнаружения до 1.5 нг л-1 в эквивалентной концентрации эстрадиола. Техника может революционизировать экологический и медицинский мониторинг.
Создание мощных методов обнаружения для характеристики как можно большего числа эндокринных разрушителей со сверхчувствительностью остаётся сложной, но крайне востребованной задачей. Экологические эстрогены (EEs), как типичные эндокринные разрушители, включены ООН в список глобальных экологических проблем, требующих международного сотрудничества. Эти структурно разнообразные соединения могут взаимодействовать с ядерными рецепторами эстрогена и представлять серьёзные риски для экосистем и здоровья человека.
В новой статье, опубликованной в Light Science & Application, команда учёных в области фотоники и экологии под руководством профессора Туан Го из Jinan University и доктора Сяохун Чжоу из Tsinghua University, разработала простую в реализации плазмонную волоконно-оптическую платформу для сверхчувствительного обнаружения эстрогенных эндокринных разрушителей.
Принцип работы платформы:
- В основе — золотопокрытая решётка Брэгга с большим наклоном штрихов, которая возбуждает высокоплотные узкие моды оболочки (спектральные гребёнки).
- Эти гребёнки перекрываются с более широким поглощением поверхностного плазмона, что обеспечивает высокоточное детектирование.
- Это позволяет сверхчувствительно отслеживать изменения показателя преломления на поверхности волокна.
Биоусиление и результат:
- Используя рецепторы эстрогена в качестве модели, учёные с помощью молекулярной динамики разработали конъюгат эстрадиол-стрептавидин.
- Это преобразует специфическое распознавание экологических эстрогенов рецептором в поверхностный аффинный анализ для белка.
- Комбинация сверхчувствительной платформы с подходом конъюгат-индуцированной амплификации позволила достичь предела обнаружения EEs до 1.5 нг л-1 в эквивалентной концентрации эстрадиола.
- Это самый низкий предел обнаружения среди всех методов, основанных на рецепторах эстрогена, о которых сообщалось на сегодняшний день.
Перспективы применения:
Компактный размер, гибкая форма и возможность дистанционной работы встроенного плазмонного биосенсора открывают путь для обнаружения других эндокринных разрушителей со сверхвысокой чувствительностью в труднодоступных местах. Это может революционизировать мониторинг окружающей среды и здоровья:
- Полевой мониторинг: Непрерывное обнаружение разрушителей в полевых условиях для своевременной оценки состояния среды.
- Медицинский мониторинг: Интеграция такого волоконного биосенсора с иглой для подкожных инъекций позволит проводить портативный анализ на месте, в том числе in vivo.