Новости химической науки > Сенсор двойного действия для определения цинка

Исследователи из США разработали сенсор для определения цинка, который отличается не только улучшенным флуоресцентным динамическим диапазоном, но и может быть зафиксирован с помощью магнитного резонанса.

Рисунок из Chem. Commun., 2010, DOI: 10.1039/c0cc00179a

Быстро перемещающиеся по организму зоны повышенной концентрации цинка могут влиять на функции клеток и обуславливать развитие патологий в различных органах человеческого тела, включая головной мозг, поджелудочная и предстательная железы, поэтому весьма важным представляется отслеживание и регулирование транспорта цинка по организму.

Для определения биологически активных аналитов, в том числе и цинка существует несколько рецепторов на основе координационных соединений металлов, однако новый сенсор, разработанный Стефаном Липпардом (Stephen Lippard) из Массачусетского Технологического Института (MIT) позволяет определять цинк как по флуоресцентному отклику, так и с помощью магнитного резонанса.

Липпард поясняет, что разработка флуоресцентных сенсоров, отличающихся широким динамическим диапазоном, представляет сложную задачу, так как базовая флуоресценция может заглушать сигнал сенсора.

Для решения этой проблемы Липпард получил комплекс Zinpyr-1 (ZP1) – (от англ. zinc-responsive fluorescent indicator – флуоресцентный индикатор цинка), содержащий парамагнитный ион Mn(II). Этот ион гасит базовый флуоресцентный сигнал, а быстрое замещение иона марганца на ион цинка приводит к значительному увеличению интенсивности эмиссии, характеризующийся более широким динамическим диапазоном по сравнению с прежними сенсорами. Новый сенсор селективно определяет Zn(II) в присутствии других металлов, которые могут содержаться в организме и позволяет определять цинк непосредственно в живой клетке с помощью флуоресцентной микроскопии.

Замещение парамагнитного иона двухвалентного марганца ионом цинка также позволяет следить за системой с помощью метода МРТ. Исследователи поясняют, что фармакокинетические свойства их системы похожи на фармакокинетику применяющегося в клинической практике контрастного агента TeslascanTM, который в процессе анализа теряет ион марганца in vivo.

Липпард уверен, что предложенный в его группе механизм обнаружения цинка может быть использован и для создания других сенсоров, и, таким образом, может внести вклад в изучение особенностей транспорта цинка по организму, такая информация может оказаться полезной для выявления новых закономерностей в области нейробиологии, иммунологии и биохимии раковых заболеваний.

Тецуо Нагано (Tetsuo Nagano), эксперт по флуоресцентным биологическим пробам и пробам МРТ из Университета Токио отмечает, что комбинация флуоресцентных и магнитных методов позволит получать изображение любых биологических объектов an от клетки до целого организма. Он добавляет, что интересным решением является применение одного и того же химического процесса для генерации флуоресцентного и магнитного отклика, в большинстве случаев флуоресцентный и магнитный отклики активируются различными способами.

В планах Липпарда интеграция нового сенсора в мобильное устройство для определения цинка, как в масштабах живой клетки, так и в масштабах полноценного живого организма.

Источник: Chem. Commun., 2010, DOI: 10.1039/c0cc00179a

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #молекулярная биология, #физическая химия, #элементоорганическая химия